luận văn tối ưu hóa môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactobacillus acidophilus để sản xuất chế phẩm probitics

Acid hữu cơ cũng có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, được sản xuất bởi vi khuẩn lactic như acetic, lactic, acid propionic làm pH môi trường hạ thấp xuống ảnh hưởng đ

KHOA MÔI TRƯỜNG & CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-o0o -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài:

TỐI ƯU HÓA MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VI

KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS ĐỂ

SẢN XUẤT CHẾ PHẨM PROBIOTICS

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ NGÀNH: 111

GVHD: TS NGUYỄN HOÀI HƯƠNG SVTH: NGUYỄN HOÀNG ÂN

MSSV: 105111004 LỚP: 05DSH

TP Hồ Chí Minh, Tháng 6 năm 2009

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp ngoài nổ lực bản thân còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn trong lớp

Tôi xin chân thành cảm ơn:

TS Nguyễn Hoài Hương là người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báo trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Thầy cô khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đã trang bị cho tôi những kiến thức quý báo trong suốt thời gian học tập 4 năm tại nhà trường

Thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hòan thành tốt đồ án tốt nghiệp

Tất cả các bạn sinh viên lớp 05DSH đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đồ án

Lời cảm tạ cuối cùng xin được giành gia đình Con xin cảm ơn ba mẹ Ba mẹ luôn là điểm tựa vững chắc, là niềm động viên và tạo điều kiện cho con có ngày hôm nay

1 Đầu đề đồ án tốt nghiệp:

Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus acidophilus để sản xuất

chế phẩm Probiotics

2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):  Khảo sát chọn nguồn cacbon thay thế glucose trong mơi trường lên men  Tối ưu hóa môi trường cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn L acidophilus

 So sánh động học nuôi cấy L acidophilus trên môi trường MRS và môi trường tối

ưu  So sánh khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị (E coli) của dịch nuôi cấy L

acidophilus trong môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu

3 Ngày giao đồ án: 1/4/2009 4 Ngày hoàn thành: 24/6/2009 4 Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

……… ………

……… ………

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn Ngày tháng năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) BỘ MÔN: Công Nghệ Sinh Học NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN:NGUYỄN HOÀNG ÂN MSSV: 105111004 NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LỚP: 05DSH PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): ………

Đơn vị:………

Ngày bảo vệ:………

Điểm tổng kết:………

Chương 1 Mở đầu 1

Chương 2: Tổng quan tài liệu 3

2.1 Probiotics 3

2.1.1 Lịch sử nghiên cứu Probiotics… 3

2.1.2 Định nghĩa Probiotics 4

2.1.3 Cơ chế tác động của probiotics 4

2.1.3.1 Sản sinh ra các chất kháng khuẩn 5

2.1.3.2 Cạnh tranh vị trí gắn kết 6

2.1.3.3 Cạnh tranh nguồn dinh dưỡng 7

2.1.3.4 Kích thích miễn dịch 8

2.1.4 Vi sinh vật probiotic: 8

2.1.4.1.Vi khuẩn lactic: 8

2.1.4.2.Nấm men: 11

2.1.5 Các tiêu chuẩn chọn vi khuẩn 13

2.1.6 Ứng dụng của probiotics 13

2.1.6.1 Trong thực phẩm và dược phẩm 13

2.1.6.2 Nông nghiệp 18

2.1.6.2.1 Nuôi trồng thủy hải sản 18

2.1.6.2.2 Chăn nuôi 22

2.2 Công nghệ sản xuất chế phẩm probiotics: 26

2.3 Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus 29

2.3.1 Phân loại 29

2.3.2 Đặc điểm hình thái và sinh lý 30

2.3.3 Đặc tính sinh hóa 30

2.4.1 Nguồn cacbon 33

2.4.2 Nguồn nitơ 38

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật ………… 42

2.5.1 Ảnh hưởng của pH 42

2.5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ……… ………43

2.5.3 Ảnh hưởng oxy 44

Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 46

3.1 Vật liệu nghiên cứu ………46

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 46

3.1.2 Môi trường nuôi cấy 46

3.1.3 Hóa chất 46

3.1.4 Thiết bị và dụng cụ 48

3.2 Phương pháp nghiên cứu ………48

3.2.1 Quan sát đặc hình thái của Lactobacillus acidophilus 48

3.2.1.1 Quan sát đại thể L acidophillus 48

3.2.1.2 Quan sát vi thể 48

3.2.2 Tối ưu hóa môi trường lên men L acidophilus……….49

3.2.2.1 Khảo sát sự phát triển vi khuẩn L acidophilus trong hai môi trường rỉ đường và dịch chiết dứa 49

3.2.2 2 Tối ưu hóa môi trường 51

3.2.2.2.1 Thực nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm đầy đủ các yếu tố 52 3.2.2.2.2 Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fishe 55

3.2.2.2.3 Tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp lên dốc 56

Chương 4 : Kết quả và biện luận 61

4.1 Quan sát hình thái vi khuẩn L acidophilus 61

4.2 Kết quả tối ưu hóa môi trường lên men ……….62

4.2.1 Kết quả khảo sát hai môi trường rỉ đường và dịch chiết dứa 62

4.2.2 Tối ưu hóa môi trường 64

4.2.2.1 Kết quả thực nghiệm theo kế hoạch đầy đủ các yếu tố 64

4.2.2.2 Kết quả kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher .66

4.2.2.3 Kết quả tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp lên dốc……….66

4.3 Kết quả xác định đường công sinh trưởng vi khuẩn L acidophilus trong hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu 69

4.4 Kết quả xác định sự thay đổi pH theo thời gian của hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu 71

4.5 Kết quả xác định hàm lượng đường giảm theo thời gian của hai môi trừơng lên men MRS và dịch chiết dứa tối ưu 72

4.6 Kết quả So sánh khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị của dịch nuôi cấy L acidophilus trong môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu .73

5.1 Kết luận 79 5.2 kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Danh mục các kí hiệu viết tắc : Cfu : colony-forming unit

ATP: Adenosin triphospha MT: môi trường

EMP : Embden - Meyerhof - Paras pathway LDL-C : Low density lipoprotein cholesterol HDL-C : Highdensity lipoprotein cholesterol

1 Thành phần hóa học huyết thanh 34

2 Thành phần hóa học dịch chiết dứa 37

3 Thành phần hóa học trong từng thành phần của hạt thóc 39

4 Thành phần hóa học gạo lức xay 40

5 Thành phần hóa học của Malt 41

6 Số liệu dựng đường chuẩn OD và mật độ tế bào L.acidophillus……….50

7 Kế hoạch thực nghiệm và đầy đủ các yếu tố …52

8 Các mức của ba yếu tố tối ưu 53

9 Thành phần các môi trường theo kế hoạch thực nghiệm …54

10 Số liệu dựng đường chuẩn glucose 57

11 Kết quả thực nghiệm và đầy đủ các yếu tố 65

12 Kết quả tính bước chuyển động của các yếu tố 66

13 Kết quả thí nghiệm theo hướng leo dốc 67

1 Lactobacillus acidophillus dưới kính hiển vi……… 30 2 Vi khuẩn Lactobacillus acidophillus trên môi trường MRS agar……….……61

3 Vi khuẩn Lactobacillus acidophillus quan sát dưới kính hiển vật kính

100X……….…… 62 4 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa OD và mật độ tế bào của vi khuẩn

L.acidophillus 63 5 Đồ thị biểu diễn đường công sinh trưởng của L.acidophillus trong hai môi

trường rỉ đường và dịch chiết dưa……….……64 6 Đồ thị biểu diễn đường công sinh trưởng của vi khuẩn L.acidophilus trong

hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu……….………… 71 7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH theo thời gian của hai mơi trường lên men

MRS và dịch chiết dứa tối ưu……….… 72 8 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm lượng đường và OD……… … 73 9 Đồ thị biểu diễn hàm lượng đường thay đổi theo thời gian lên men của

môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ư……… 73 10 Môi trường dịch chiết dứa tối ưu không sinh H2O2……….75

11 Đồ thị biểu diễn khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị (E.coli) của dịch nuơi cấy L acidophilus trên mơi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu……….76

12 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất chế phẩm probiotics……… 28

13 Sơ đồ chuyển hĩa đường của vi khuẩn L acidophilus………31

OD 0.176 0.346 0.49 0.621 0.738 0.844 1.066 1.23 1.336 1.47 Tế bào

(cfu/ml)

Số liệu đường công sinh trưởng L acidophilus nuôi cấy trên hai môi trường MRS và

dịch chiết dứa tối ưu

Mật độ tế bào

Nồng đđđộ

Số liệu đường tổng thay đổi theo thời gian của mơi trường MRS và dịch chiết dứa tối

ưu nuơi cấy bởi L acidophilus

Thời gian

Hàm lượng đường (mg/ml)

Dứa

Số liệu xác định khả năng kháng của dịch nuơi cấy L acidophilus trong mơi trường

dịch chiết dứa tối ưu

Môi trường Mẫu đối chứng (OD) Mẫu Chỉnh pH (OD) Mẫu Không chỉnh pH

(OD)

Hình : Dứa

Hình : Các môi trường thành phần toái öu

Hình : xác định khả năng kháng của L acidophilus đối với E coli

Định lượng đường tổng

Điểm bằng số: ……… Điểm bằng chữ:……….

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009

TP.HCM

[2] Bùi Aùi (2005), Công nghệ lên men ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, NXB

Đại Học Quốc Gia TP.HCM

[3] Nguyễn Đức Lượng và cộng sự ( 1996), Vi sinh vật công nghiệp - tập 2,

Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

[4] Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Chúc, Lê Văn Việt Mẫn (2006), Thực tập vi

sinh vật học thực phẩm, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

[5] Lê Thanh Mai và cộng sự ( 2007), Các phương pháp phân tích ngnàh công

nghệ lên men, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội

[6] Nguyễn Bá Mùi (2002), Nghiên cứu phụ phẩm dứa ủ chua làm thức ăn gia súc

- luận án Tiến sĩ Nông Nghiệp, Trường Đại Học Nông Nghiệp 1

[7] Lê Hà Vân Thư (2008), Nghiên cứu quy trình tạo đồ uống lên men từ gạo lức ,

Luận văn thạc sĩ, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

[8] Bùi Quang Tề (2006), Bệnh của tôm nuôi và biện pháp phòng trị, NXB Nông

Nghiệp, Hà Nội

[9] Phạm Văn Ty, Vũ Nguyên Thành ( 2007), Công nghệ sinh học - tập 5, NXB

Giáo Dục

[10] ALTIOK D ( 2004), Kinetic Modelling of Lactic Acid Production from Whey,

Izmir Institute of Technology, Turkey

[11] Amed T và cộng sự ( 2006), Influence of Temperature on Growth Pattern of

Lactococcus lactis, Streptococcus cremoris and Lactobacillus acidophilus Isolated from Camel Milk, Biotechnology 5 (4): 481-488

Method, Malaysian Journal of Microbiology, Vol 3(2) 2007, pp 41-47

[13] Brunt J và Austin B ( 2005), Use of a probiotics to control lactococcosis and

streptococcosis in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum), Journal of Fish

[17] Glenn R Gibson và cộng sự ( 2007), Probiotics and prebiotics in infant

nutrition, Proceedings of the Nutrition Society (2007), 66, 405–411

[18] Gokhale D và cộng sự ( 2008), Utilization of Molasses Sugar for Lactic Acid

Production by Lactobacillus delbrueckii subsp delbrueckii Mutant Uc-3 in Batch Fermentation, Applied and environmental microbiology, Jan 2008, p 333–335

[19] Goktepe I và cộng sự ( 2006), Probiotics in Food Safety and Human Health,

Taylor & Francis

[20] Inamoto T và Watanabe T ( 1998), Effect of a comercial preperation of

lactobacilli and steptococclli on the performane weand piglets, Bull.Akita Pref

Coll Agr 24:69 - 72

[21] Kumura H và cộng sự ( 2004), Screening of Dairy Yeast Strains for

Probiotics Applications, J Dairy Sci 87:4050–4056

[22] Laitila L và cộng sự ( 2004 ), Malt sprout extract medium for cultivation of

Lactobacillus plantarum protective cultures, Letters in Applied Microbiology

2004, 39, 336–340

Extract Medium, The Journal of Microbiology, August 2006, p.439-446

[24] Marco J van Belkum và cộng sự (2007), Structure–function relationship of

inducer peptide pheromones involved in bacteriocin production in Carnobacterium maltaromaticum and Enterococcus faecium, Microbiology (2007), 153, 3660–3666

[25] Michail S và Philip M Sherman, Probiotics in Pediatric Medicine, Humana

press, Totowa

[26] Michail S (2005), The Mechanism of Action of Probiotics, Wright State

University School of Medicine, The Children’s Medical Center, Dayton, Ohio

[27] Nicole M de Roos và Martijn B Katan (2000), Effects of probiotics bacteria

on diarrhea, lipid metabolism, and carcinogenesis: a review of papers published between 1988 and 19981–3, Am J Clin Nutr 2000;71:405–11

[28] OMAR S và SORAYA SABRY (1991), Microbial biomass and protein

production from whey, Journal of Islamic Academy of Sciences 4:2, 170-172

[29] Parrondo J và cộng sự ( 2003), A Note – Production of Vinegar from Whey,

Journal of the institute of brewing, 09(4), 356–358

[30] Peter J Huth, Charles I Onwulata, (2008), Whey Processing, Functionality

and Health Benefits, Wiley - Black well

[31] Purivirojkul W và cộng sự ( 2006), Competition on Using Nutrient for Growth

between Bacillus spp and Vibrio harveyi, Kasetsart J (Nat Sci.) 40 : 499 - 506

[32] Rashid R ( 2008 ), Optimization and modeling of lactic acid production from

pineapple waste, Universiti Teknologi Malaysia

[33] Racêvičiūtė-Stupelienė A và cộng sự (2007), Influence of probiotics

preparation yeasture-w on the productivity and meat quality of broiler chickens,

Biotechnology in Animal Husbandry 23 (5-6), p 543 - 550

[37] Sejong OH và cộng sự ( 1995 ), Optimizing Conditions for the Growth of

Lactobacillus casei YIT 9018 in Tryptone-Yeast Extract-Glucose Medium by Using Response Surface Methodology, Applied and environmental microbiology, Nov

1995, p 3809–3814

[38] Soo Kee Lee và cộng sự ( 2006), Aspergillus oryzae as Probiotic in Poultry -

A Review, International Journal of Poultry Science 5 (1): 01-03

[39] Tamime A (2005), Probiotic Dairy Products, Blackwell Publishing Ltd, USA [40] VERSCHUERE L và cộng sự ( 2000), Probiotic Bacteria as Biological

Control Agents, Microbiology and molecular biology reviews, Dec 2000, p 655–

671

[41] Vicente J và cộng sự (2007), Effect of Probiotic Culture Candidates on

Salmonella Prevalence in Commercial Turkey House, epartment of Poultry

Science, Center of Excellence for Poultry Science, University of Arkansas

[42] Università Urbaniana ( 2005 ), Probiotic and prebiotic new food, Rome [43] YUAN KUN LEE và SALMINEN S ( 2009), Handbook of probiotics and

prebiotics, Wiley

[44] Wang Y và cộng sự ( 2005), Fermentation pH and Temperature Influence the

Cryotolerance of Lactobacillus acidophilus RD758, J Dairy Sci 88:21–29

[46] World Gastroenterology Organisation (2008), Probiotics and prebiotics [47] Zaazou M.H và cộng sự ( 2007), A Study of the Effect of Probiotic Bacteria

on Level of Streptococcus Mutans in Rats, Journal of Applied Sciences Research,

3(12): 1835-1841

[48] Ye cherng industrial products, co., LTD, Probiotics in aquaculture

[49] http://www.usprobiotics.org/basics.asp#lactose [50] http://www.wisegeek.com/what-is-probiotic-food.htm [51] http://www.thenibble.com/reviews/nutri/probiotic-food3.asp [52] http://en.wikipedia.org/wiki/Acidophilus_milk

[53] http://vietsciences.free.fr/ [54] http://www.healthinajiffy.co.uk/health-plus-first-probiotic-90-vcapsules-p-224.html

[55] http://www.holisticprimarycare.net/app/27_104.jsp

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU

Probitics là những vi sinh vật sống có ảnh hưởng tốt đến vật chủ bằng cách giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột Vi khuẩn probiotics giúp hoàn thiện hệ tiêu hóa, kháng các vi khuẩn gây bệnh thông qua các chất kháng khuẩn ( acid, bacteriocins, H2O2), tăng cường hệ thống miễn dịch, giảm cholesterol trong máu, khắc phục hiện tượng không tiêu hóa đường lactose có trong sữa, giảm tiêu chảy Đặc biệt vi khuẩn probiotics không gây hại cho vật chủ

Hiện nay probiotics được ứng dụng rộng rãi trong các thực phẩm, dược phẩm, trong chăn nuôi Sử dụng probiotics trong dược phẩm và chăn nuôi có thể hạn chế được việc sử dụng kháng sinh, giảm tác động đến sức khỏe con người Phần lớn các chế phẩm probiotics là vi khuẩn lactic được phân lập từ hệ đường

ruột của người và động vật và được xem là an toàn: L acidophilus, L casei

Môi trường MRS là môi trường chuẩn để phân lập và nuôi cấy vi khuẩn lacitc để thu sinh khối, nhưng nếu sử dụng môi trường này thì giá thành sản phẩm cao, kết quả chế phẩm tạo thành giá rất cao

Đề tài :” Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus

acidophilus để sản xuất chế phẩm probiotics ” Với mục đích tận dụng các nguồn

nguyên liệu rẻ tiền để thay thế cho môi trường MRS trong sản xuất sinh khối vi

khuẩn lactic nói chung và L acidophilus nói riêng

Nội dung nghiên cứu của đề tài:  Khảo sát chọn nguồn cacbon thay thế glucose trong mơi trường lên men  Tối ưu hóa môi trường cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn L

acidophillus

 So sánh động học nuôi cấy L acidophilus trên môi trường MRS và môi

trường tối ưu

 So sánh khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị (E coli) của dịch nuôi cấy L

acidophilus trong môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Probiotics 2.1.1 Lịch sử nghiên cứu Probiotics

Vào những năm đầu của thế kỷ 19, những nghiên cứu đầu tiên về sự tương tác của vi sinh vật với cơ thể vật chủ đã bị phủ nhận Đến đầu 1885, Escherich đã miêu tả về sự hình thành hệ vi sinh vật trong ruột của trẻ em và nêu ra những lợi ích của chúng trong tiêu hoá Doderlein khẳng định rằng sự có lợi của vi khuẩn trong âm đạo bằng cách sản xuất ra acid lactic, nó có thể ngăn chặn hoặc ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh Các vi khuẩn sản xuất acid lactic trong quá trình trao đổi chất mà tiêu biểu là nhóm vi khuẩn lên men lactic đã được sử dụng kết hợp với các sản phẩm lên men sữa Cuốn sách Prolongation of Life của Metschnikoff đã đưa ra những lợi ích của vi khuẩn lactic đến sức khoẻ của con người khi con người sử dụng những sản phẩm sữa kết hợp với các vi khuẩn lactic Ông cho rằng người Cap-ca có thể sống lâu là do họ đã sử dụng một lượng lớn các sản phẩm sữa lên men [19]

Henry Tissier là một bác sĩ khoa nhi ở Pháp kiểm tra phân của những trẻ em

bị tiêu chảy và thấy rằng chỉ chứa một lượng ít các vi khuẩn “bifi” Trong khi đó

vi khuẩn này lại tồn tại một lượng lớn trong phân của các trẻ em có sức khoẻ tốt Ông cho rằng vi khuẩn này có thể giúp bệnh nhân hồi phục lại bệnh.[45]

Năm 1900, Tissier cho rằng Bifidobacteria và một số nhóm vi khuẩn khác sản

sinh acid lactic nhưng chủ yếu là vi khuẩn lactic có tác dụng tốt đối với sức khoẻ [19]

Năm 1917, trước khi Alexander Fleming khám phá ra ampicilin, giáo sư

Alfred Nissle người Đức đã phân lập ra một chủng thuộc loài E coli không gây

bệnh từ phân của các chiến binh trong chiến tranh thế giới thứ nhất và ông đặt

tên chủng này là Nissle 1917 Các chiến binh này bị bệnh viêm ruột kết và chủng

vi khuẩn Nissle 1917 được sử dụng như là probiotics để trị bệnh cho các chiến sĩ

[46]

2.1.2 Định nghĩa Probiotics

Probiotics là thuật ngữ có nguồn gốc từ Hy Lạp bao gồm có hai từ: “pro” có ý nghĩa là vì, “biosis” có nghĩa là sự sống Probiotics được định nghĩa đầu tiên là do Parker(1974): “ những sinh vật và các chất mà giúp cân bằng hệ sinh vật đường ruột” Nhưng 1989, Fuller đã định nghĩa lại Probiotics:” những vi sinh vật sống bổ sung vào thức ăn mà chúng có tác động tốt đến sức khoẻ của động vật

chủ bằng cách tạo cân bằng hệ sinh vật đường ruột” [17] Bifidobacteria và

lactobacilli là chi được sử dụng rộng rãi nhất Nấm men (Saccharomyces cerevisiae), một vài chủng E coli và Bacilllus spp cũng được sử dụng như một

probiotics [46]

Havenaar và Huis Int Veld, 1992 định nghĩa:” probiotics là một hoặc sự kết hợp của các vi sinh vật sống, ảnh hưởng có lợi đến vật chủ, hoàn thiện hệ vi sinh vật đường ruột [26]

Theo viện khoa học quốc tế ( International Life Sciences Institute), nhóm làm việc tại châu Âu (1998) định nghĩa probiotics: “ là vi sinh vật sống bổ sung vào thức ăn tác động có lợi đến vật chủ” [26]

Theo tổ chức thực phẩm, nông nghiệp và sức khỏe thế giới “ probiotics là những vi sinh vật sống, khi mà sử dụng một lượng đầy đủ như là thức ăn, sẽ mang lại sức khỏe tốt cho vật chủ ”û [25]

Theo FAO:” Những vi sinh vật khi sử dụng với một lượng đủ sẽ tác động có lợi đến vật chủ” Hầu hết probiotics là vi khuẩn, sinh vật đơn bào [49]

2.1.3 Cơ chế tác động của probiotics

Sự tương tác lẫn nhau bình thường của hệ vi sinh đường ruột là một trong các yếu tố quan trọng đảm bảo sức khỏe của vật chủ, sự tương tác này bị gián

đoạn có thể dẫn đến một số bệnh lý do mất cân bằng hệ vi sinh đường ruột làm tăng nhanh số lượng vi khuẩn gây bệnh Probiotics được chứng minh là có khả

năng chống lại một số tác nhân gây bệnh như Escherichia coli, Salmonella,

Listeria monocytogenes, Helicobacter pylori, và rotavirus Cơ chế tác động của

probiotics như sau:

2.1.3.1 Sinh tổng hợp ra các chất kháng khuẩn: bao gồm bacteriocins,

acid hữu cơ, và hydrogen peroxide Bacteriocins là một chất kháng khuẩn, được chia làm 4 lớp:

 Lớp thứ nhất là những phân tử peptid nhỏ (< 5 kDa)  Lớp thứ hai là những phân tử peptid nhỏ (< 10 kDa), thường là những phân tử peptid hoạt động ở màng tế bào

 Lớp thứ 3 là những phân tử protein lớn (>30 kDa), bền về nhiệt, gồm các enzyme ngoại bào

 Lớp thứ tư là những bacteriocins phức tạp, ngoài protein còn có các thành phần khác như lipid và cacbohyrate [35]

Bacteriocins được sản xuất bởi vi khuẩn lactic, khi tiến hành phân tích gen

cuả các vi khuẩn lactobacilus gồm L plantarum, L acidophilus NCFM, L

johnsonii NCC 533, và L sakei đều thấy chúng là các loài có khả năng sinh

bacteriocins và chúng thường độc đối vi khuẩn gram dương như Lactococcus,

Streptococcus, Staphylococcus, Listeria, và Mycobacteria Cơ chế hoạt động cơ

bản của bacteriocins chủ yếu tạo nên những lỗ trên màng tế bào chất và sau đó enzyme được tiết ra gây trở ngại cho quá trình trao đồi chất của vi khuẩn gây

bệnh Một vài vi khuẩn thuộc chi Bifidobacteria cũng có khả năng sản xuất ra

bacteriocins gây độc cho cả vi khuẩn gram âm và gram dương Đặc biệt probiotics còn kích thích các tế bào biểu mô ruột sản xuất ra các chất kháng khuẩn [25]

Acid hữu cơ cũng có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh,

được sản xuất bởi vi khuẩn lactic như acetic, lactic, acid propionic làm pH môi

trường hạ thấp xuống ảnh hưởng đến pH nội bào của vi khuẩn gây bệnh Một vài

vi khuẩn chi Lactobacillus ngăn chặn sự phát triển của Salmonella enterica bằng

cách sản xuất ra acid lactic [25]

Hydrogen Peroxide cũng là chất kháng khuẩn, một vài vi khuẩn

Lactobacillus trong cơ quan âm đạo phụ nữ được tìm thấy chúng có khả năng sản

sinh ra hydrogen peroxide ngăn cản sự phát triển vi khuẩn gây bệnh gonococci trong cơ quan sinh dục nữ Ngoài ra vi khuẩn Lactobacillus còn ngăn chặn sự phát triển của Gardnerella vaginalis khi có sự kết hợp của hydrogen peroxide, lactic

acid, và bacteriocins [25]

2.1.3.2 Cạnh tranh vị trí gắn kết

Khả năng gắn kết trên biểu mơ ruột là một yếu tố quan trọng cho vi sinh vật cư trú trên ruột, và cũng chính là giai đoạn đầu của quá trình xâm nhiễm Probiotics trong hệ tiêu hóa có chức năng ngăn chặn khả năng bám dính của tác nhân gây bệnh và giảm lượng chất độc của chúng trên biểu mô ruột Một vài vi khuẩn

Lactobacilli và Bifidobacteria có khả năng cạnh tranh vị trí với vi khuẩn gây bệnh

bao gồm S enterica, Yersinia enterocolitica và bám dính trên tế bào biểu mô

ruột Một vài trường hợp, vi khuẩn probiotics có thể chiếm cả vị trí gắn kết của vi khuẩn gây bệnh ngay cả khi những vi khuẩn gây bệnh này đã bám chặt trên tế

bào biểu mô nếu được xử lý với probiotics [25] Lactobacillus GG và

Lactobacillus plantarum 299V cạnh tranh vị trí bám với Escherichia coli 0157H7

và HT-29, Lactobacilli fermentum RC-14 cạnh tranh vị trí bám dính với

Staphylococcus aureus do đó làm giảm sự bám dính của các tác nhân gây bệnh

[25]

Ngoài ra probiotics còn có các cơ chế khác tác động lên các vi khuẩn gây

bệnh Vi khuẩn probiotics như Treptococcus thermophilus và Lactobacillus

acidophilus enha hoạt hóa tạo ra protein bịt kín vùng bị tổn thương của ruột Thứ

hai, các vi khuẩn probiotics khác như Lactobacillus rhamnosus GG có khả năng

ngăn ngừa bệnh viêm ruột và các tế bào chết bám trên biểu mô ruột Cuối cùng

là chức năng ngăn chặn, lactobacillus được chứng minh rằng là chủng có khả

năng làm giảm độ thẩm thấu vào màng nhầy, hạn chế được sự xâm nhập của vi sinh vật có kích thước nhỏ ở chuột [26]

Sinh tổng hợp chất nhày là một trong những cơ chế chống lại các tác nhân gây bệnh, chất nhầy sẽ cô lập, bất hoạt vi sinh vật gây bệnh MUC2 và MUC3 là hai mRNA làm tăng kích thích sản sinh ra chất nhầy, bảo vệ tế bào biểu mô

chống lại sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh Lactobacillus plantarum 299v được chứng minh rằng có khả năng làm giảm tác động của E coli trên tế bào biểu mô

ruột

2.1.3.3 Cạnh tranh nguồn dinh dưỡng

Probiotics còn có khả năng cạnh tranh các chất dinh dưỡng với các vi sinh vật gây bệnh Bất kỳ vi sinh vật nào cũng cần có nguồn dinh dữơng để phát triển, chẳng hạn sự phát triển vi khuẩn probiotics sử dụng đường đơn (glucose, fructose)

làm giảm sự phát triển của Clostridium difficile (sử dụng đường đơn ) [26]

Sắt là yếu tố quan trọng đối với tất cả các tế bào sống ngoại trừ

Lactobacillus plantarum và Borrelia burgdorferi, nó cần thiết trong các quá trình

sinh hóa trong tế bào và có thể gây độc ở ngưỡng cao Sự hấp thu và lưu trữ sắt được điều chỉnh bởi tế bào [19] Siderophore lá chất có khối lượng phân tử thấp, có khả năng gắn kết các ion sắt Siderophore có thề hòa tan sắt tủa thành dạng dễ sử dụng cho vi sinh vật Do đó tận ứng yếu tố này, có thể chọn các vi sinh vật vô hại có khả năng sản xuất siderophore làm vi khuẩn probiotic, nó sẽ cạnh tranh ion

sắt với vi khuẩn gây bệnh [9] Bifidobacteria có khả năng sản sinh siderophore và cạnh tranh ion sắt trong ruột già như E coli [19]

Ngoài ra probiotics còn tác động đến hệ thống quorum sensing ở vi khuẩn gây độc, quorum sensing có liên quan đến quá trình điều hòa các nhân tố gây độc

của vi khuẩn đặc biệt là Virio Vi khuẩn probiotics sẽ phá vỡ hệ thống này, đây

cũng là một biện pháp mới để chống lại các vi khuẩn gây bệnh trong thủy sản

2.1.3.4 Kích thích miễn dịch

Mặc dù cơ chế vẫn chưa được sáng tỏ, việc sử dụng probiotics có tác dụng làm tăng dáp ứng miễn dịch, nhất là miễn dịch tự nhiên Spanhaak et al thí

nghiệm sử dụng Lactobacillus casei Shirota ở 20 người đàn ông Những ngừơi

đàn ông này được ăn theo chế độ trong 8 tuần, 10 người đàn ông được uống sữa lên men bổ sung 1x1012 cfu/ml Lactobacillus casei Shirota, 10 người còn lại uống

sữa lên men Kết quả làm tăng đáp ứng miễn dịch ở 10 người sử dụng sữa chua có

bổ sung Lactobacillus casei Shirota [27] Nhiều chủng Lactobacillus có khả năng

hoạt hóa đại thực bào, kích thích hình thành bạch cầu trung tính, kích thích tế bèo tua (dendrit) làm tăng khả năng tổng hợp IgA và interferon gamma

2.1.4 Vi sinh vật probiotics: 2.1.4.1.Vi khuẩn lactic: Lactobacillus : Hầu hết các vi sinh vật probiotics đều là các vi khuẩn sản

sinh ra acid lactic Từ xưa con người đã biết cách sử dụng các vi khuẩn có lợi bổ

sung vào các sản phẩm lên men, chủ yếu thuộc loài L casein và một vài chủng L

acidophilus Cách đây khoảng 40 năm và 30 năm ở Đức vi khuẩn lactic đã được

ứng dụng bổ sung vào trong các sản phẩm sữa lên men Hai loài “Lactobacillus

acidophilus” và “Bifidobacterium bifidum” được giới thiệu rất phổ biến ở Đức vào

cuối 1960 trong các sản phẩm bơ sữa bởi vì nó có thể giúp ổn định vi khuẩn đường ruột và tạo một cảm giác chua nhẹ gây cảm hứng cho người tiêu dùng

trong các sản phẩm sữa chua Ở Đức sản phẩm có tên thương mại là “mild yogurts” hoặc “bio-yogurts“ Ở Mỹ sữa acidophilus lại được phát triển và điều quan trọng đối với các loài này là phải được chứng minh là an toàn với người sử

dụng L casei/paracasei, L rhamnosus, L acidophilus, và L johnsonii đây là

những loài được sử dụng nhiều nhất và đã được chứng minh là an toàn cho người sử dụng [19]

Lactobacillus có khoảng 60 loài bao gồm L acidophilus, L plantarum, L casei, và L rhamnosus… Cách đây hơn 100 năm con người đã sử dụng các vi

khuẩn Lactobacillus bổ sung vào thực phẩm nhằm tăng thời gian bảo quản, tăng

vị ngon, tạo ra các cấu trúc khác nhau trong thực phẩm Hương vị của sản phẩm là

do các sản phẩm trao đổi chất của Lactobacillus Chẳng hạn acetaldehyde có

trong yogurt, diacety có trong có trong các sản phẩm sữa lên men [19]

Khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh của lactobacillus đã được nghiên cứu trong điều kiện in vitro, đặc biệt khả năng bám dính và cạnh tranh vị trí bám dính của lactobacillus với các vi khuẩn gây bệnh Coconnier et al, chứng minh được L acidophilus ngăn cản sự bám dính của E coli O157:H7, Salmonella

enterica, Yersinia pseudotuberculosis và Listeria monocytogenes trên tế bào

Caco-2 cells Tương tự như vậy, Forestier et al cũng chứng minh được khả năng ngăn

cản bám dính của L casei và L rhamnosus Lcr35 đối với E coli và Klebsiella

pneumoniae trên tế bào Caco-2 cells Ngoài cớ chế cản trở sự bám dính của vi

khuẩn gây bệnh thì Lactobacillus còn ức chê vi khuẩn gây bệnh bằng sinh acid

làm pH môi trường giảm xuống và bacteriocins Theo nghiên cứu của Vescovo et

al, ông tiến hành thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của năm chủng L casei trên

Aeromonas hydrophila, L monoytogenes, S typhimurium,và S aureus trong điều

kiện invitro Tuy nhiên ở nghiên cứu này, L casei IMPCLC34 là chủng có tác động mạnh nhất đối với Aeromonas hydrophila, S typhimurium, và S aureus, tuy

nhiên nó không có tác động kháng đối với L monocytogenes Nhưng ngược lại

Lactobacillus spp phân lập từ gà lại có khả năng kháng lại Campylobacter spp

trong điều kiện invitro [19]

Dựa vào khả năng sinh bacteriocins của Lactobacillus, mà Lactobacillus

được sử dụng rất nhiều trong các sản phẩm rau quả, thịt, và cá lên men Khả năng

sinh bacteriocins của lactobacillus được khám phá vào 1975, và nhiều loại bacteriocins khác đã được biết đến Hiện nay lactobacillus được ứng dụng rộng

rãi trong các sản phẩm cá, bơ sữa, và thịt trong vấn đề bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm Hầu hết các chủng sinh bacteriocins đều đã được biết, như

Lactocin 705 bởi L casei CRL705 kháng S aureus, L monocytogenes, S pyogenes, Acidocin CH5 bởi L acidophilus CH5 kháng vi khuẩn gram âm, acidophilin 801 bởi L acidophilus IBB 801 kháng một số vi khuẩn gram âm và gram dương… [19]

Bifidobacteria: Vi khuẩn Bifidobacteria được phát hiện đầu tiên bởi Henry

Tissier (1899, 1900) khi ông nghiên cứu vi sinh vật trong phân của những đứa trẻ

Lúc ban đầu Tissier xếp nó vào chi Bacillus, nhưng đến năm 1924 xếp nó vào chi

Bifidobacteria sau khi quan sát thấy những đặc điểm khác nhau về mặt hình thái

học và cấu tạo vách tế bào so với chi bacillus Chúng hình roi, không di chuyển,

không sinh bào tử, kị khí bắt buột Trong cơ thể người có khoảng 500 vi khuẩn,

trong đó Bifidobacteria là một trong những vi khuẩn chiếm số lượng đáng kể trong ruột Mười loài khác nhau của Bifidobacteria đã được phân lặp từ cơ thể người Trong số các loài đó là B longum, B bifidum, và B infantis đã được biết đến

Bifidobacteria cũng như lactobacillus có khả năng kháng lại các vi khuẩn gây

bệnh bằng acid lactic và acetic và các chất kháng khuẩn như bacteriocins Một số

vi khuẩn Bifidobacteria được sử dụng như thuốc kháng khuẩn trong điều kiện in

vitro và in vivo với Salmonella, Shigella, Clostridium, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Candida albicans, và Campylobacter jejuni Một nghiên

cứu thực tiễn cho thấy B bifidum có khả năng kháng Shigella dysenteriae trong điều kiện in vitro [19]

Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về khả năng kháng các vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn gây hỏng thức ăn Trong đó, Gagnon et al thử khả năng kháng

của năm loài thuộc chi bifidobacterial đối với E coli O157:H7 trong invitro, và kết quả hai trong năm lòai thể hiện khả năng kháng E coli O157:H7 O’Riordan và Fitzgerald sàng lọc được 22 vi khuẩn Bifidobacterium và trong đó có 12 loài có khả năng kháng vi khuẩn gram âm và gram dương, bao gồm Pseuedomonas spp.,

Salmonella spp, E coli,… Trong nghiên cứu của Gibson and Wang về khả năng

kháng của 8 vi khuẩn bifidobacteria trong điều kiện invitro với Listeria

monocytogene, Clostridium perfringens, Salmonella spp, vibrio cholerae, và E coli, hầu hết E coli và C perfringens bị tiêu diệt bởi B infantis va øB Longum bifidobacterial còn được ứng dụng bổ sung vào thức ăn cho những đứa bé gớp

phần làm giảm tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy và tiêu chảy cấp do rotavirus do với

những đứa trẻ bình thường [19]

Không giống với Lactobacillus, bifidobacteria rất hạn chế về các tài liệu về bacteriocins Bifidin là một bacteriocins được sinh ra từ B bifidum NCDC 1452 có khả năng kháng rất nhiều vi khuẩn : E coli, Bacillus cereus, Staphylococcus

aureus, Micrococcus flavus, và Pseudomonas fluorescens [19]

2.1.4.2.Nấm men:

Lactobacillus, Bifidobacterium được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản

phẩm probiotics, tuy nhiên nấm men cũng được sử dụng như một probiotics Theo nghiên cứu của H Kumura, Y Tanoue, M Tsukahara, T Tanaka, và K

Shimazaki kiểm tra hoạt tính probiotic của tám loài nấm :Debaryomyces

occidentalis, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces lodderae, Kluyveromyces

marxianus, Saccharomyces cerevisiae, và Yarrowia lipolytic được phân lập từ kefir

[21]

Saccharomyces boulardii tác dụng trị tiêu chảy ở trẻ nhỏ Theo bác sĩ

Karpa S boulardii có khả năng sinh enzyme khử độc tố của C difficile

Saccharomyces boulardii, khác với lactobacilli hoặc bifidobacteria nó không tạo

hệ vi sinh trong ruột người mà nó chỉ tồn tại một hoặc hai tuần trong ruột Chúng ngăn chặn các tác nhân gây bệnh và sau đó ra khỏi ruột, đồng thời giúp

lactobacilli và bifibacteria phát triển nhanh [55] Theo kết quả nghiên cứu của

McFarland và Bernasconi Saccharomyces boulardii phát triển tốt nhất ở 370C và

có thể sống sót khi trãi qua hệ tiêu hóa của người và động vật S boulardii có khả năng ức chế sự phát triển của nấm Candida albicans [19]

Hiện nay các sản phẩm probiotics trên thị trường chủ yếu sử dụng

Lactobacillus và bifidobacteria Probiotics có thể chỉ là chế phẩm chi tồn tại một

lòai hoặc có sự kêt hợp với các loài khác như Bacillus cereus, B clausii, B

pumilis, Escherichia coli (Nissle), Propionibacterium freudenreichii, P jensenii, P acidopropionici, P thoenii, và Saccharomyces boulardii Ngoài ra nấm men cũng

được sử dụng như một probiotics bổ sung vào thức ăn cho vật nuôi Có khoảng 65% các sản phẩm sữa probiotics được bán trên thị trường châu Âu, trong khi đó ở Nhật thì có khoảng 70% trong các loại thực phẩm bán trên thị trường Ở Mỹ, Canada, Châu Âu người ta sử dụng kết hợp nhiều chi khác nhau để trị các bệnh

trên lợn và gia cầm: Bifidobacterium Lactobacillus, Streptococcus, Bacillus,

Bacteroides, Pediococcus, Leuconostoc và Propionibacterium (Lloyd-Evans,

1989; Tobey, 1992) Nhưng ở Nhật và một số nước phía Đông sử dụng thêm

chủng Clostridium với tên thương mại là Broilact và Aviguard sử dụng để phòng

bệnh nhiễm Salmonella ở gia cầm

2.1.5 Các tiêu chuẩn chọn vi khuẩn probiotics:

Các vi sinh vật dùng làm probiotics phải đảm bảo các đặc điểm sau: - Không gây bệnh, khi sử dụng nó sẽ có tác động tốt đối với vật chủ - Có khả năng tồn tại khi đi xuyên qua dạ dày ( dịch tiêu hoá, dịch acid, dịch

mật) - Có khả năng bám đính tốt trên niêm mạc ruột của đường tiêu hoá vật chủ - Sản xuất các kháng sinh chống lại các mầm bệnh: acid, bacteriocin, H2O2… - Duy trì tốt khả năng sống trong quá trình sản xuất, bảo quản và sử dụng - Có khả năng bám dính vào niêm mạc đường tiêu hoá vật chủ

- Dễ nuôi cấy - Kích thích hoạt động của gen kháng và sinh ra chất chống ung thư - Tăng cường khả năng hấp thụ lactose

- Giảm huyết áp của những người bị chứng cao huyết áp - Ngăn ngừa và giảm mức độ gây bệnh tiêu chảy

- Oån định cấu trúc gen trong quá trình tạo chế phẩm

2.1.6 Ứng dụng của probiotics 2.1.6.1 Trong thực phẩm và dược phẩm

Trong cơ thể người tồn tại khoảng 1014 tế bào vi sinh vật với sự đa dạng của các loài, có khoảng 400 loài Các vi sinh vật tồn tại trong đường ruột tác động qua lại giúp cân bằng hệ vi sinh đường ruột Sự tồn tại của các vi sinh vật trong hệ tiêu hoá còn phụ thuộc vào chế độ dinh dưỡng trong cơ thể Trong cơ thể luôn tồn tại các vi khuẩn cơ hội, khi gặp điểu kiện thuận lợi nó sẽ phát triển đủ số lượng và gây độc cho cơ thể

Vi khuẩn probiotics được rộng rãi trong các sản phẩm khác nhau trên khắp thế giới, chúng được bổ sung vào thực phẩm, tạo ra các chế phẩm thuốc và bổ sung vào thức ăn cho vật nuôi

Thực phẩm probiotics là thực phẩm chứa các vi khuẩn sống có lợi và không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Chẳng hạn, trong các sản phẩm

sữa lên men bổ sung Lactobacillus acidophilus có thể giúp cho những người

không có khả năng hấp thu sữa có thể hấp thụ tốt hơn Một số thực phẩm probiotics như là phomat, sữa chua, kifer, dưa cải, giấm… [50]

Thực phẩm probiotics hiện nay được bán rất phổ biển ở Mỹ phần lớn là

yogurt Yogurt được làm từ sữa kết hợp với các loài Streptococcus thermophilus và Lactobacillus acidophilus hoặc Lactobacillus bulgaricus Sữa có nguồn gốc từ

bò, dê, cừu…

Kefir cũng là một sản phẩm lên men, có thể được làm từ nhiều nguồn gốc khác nhau: sữa bò, sữa cừu, sữa dê Ngoài ra có thể làm từ sữa đậu nành, sữa gạo và nước dừa Khi chọn được vi khuẩn probiotics thích hợp sẽ cấy vào sữa, những

loài có thể dùng là Lactobacillus kefiri, một số chi Leuconostoc, Lactococcus

Thức uống probiotics được giới thiệu đầu tiên vào 2007 bởi New Food,

được khám phá bởi Steve Demos, đây là loại đồ uống chứa Lactobacillus

- Tiêu chảy do kháng sinh: khoảng 20% người dùng thuốc kháng sinh,

đặc biệt là Clindamycine, Cephalosporine, Penicilline bị mắc bệnh tiêu chảy Nguyên nhân là do kháng sinh sẽ giết các vi sinh vật đường ruột làm mất cân

bằng hệ vi sinh đường ruột Clotridium difficle và Kelbsiela oxytoca là hai tác

nhân gây bệnh chính, khi hệ vi sinh đường ruột ổn định chúng vẫn tồn tại với số

lượng ít trong ruột, khi mất cân bằng thì chúng tăng lên nhanh và giải phóng độc tố là A và B gây bệnh tiêu chảy và viêm ruột Có nhiều nghiên cứu sử dụng

probiotics để chữa bệnh tiêu chảy do kháng sinh và kết quả cho thấy S boulardii,

Lactobacillus rhamnosus GG, Enterococcus faecium SF68 có tác dụng tốt Chúng

làm giảm đáng kể thời gian phục hồi khi mắc bệnh [39] Một nghiên cứu sử dụng

L acidophilus để trị bệnh tiêu chảy do sử dụng thuốc kháng sinh erythromycin,

nghiên cứu này tiến hành trên 16 người, một nữa cho sử dụng 125ml sữa chua

chứa L acidophilus mỗi ngày, nữa nhóm còn lại cho sử dụng sữa chua không có L acidophilus Kết quả nghiên cứu, nhóm sử dụng sữa chua có chứa L

acidophilus bệnh hồi phục trong 2 ngày, nhóm còn lại 8 ngày [27]

- Tiêu chảy cấp : Nguyên nhân do rotavirus, chủ yếu ở trẻ em ở các nước

đang phát triển Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng Lactobacillus rhamnosus

GG, Bifidobacterium bifidum và Streptococcus thermophilus làm giảm lượng rotavirus trong hệ tiêu hóa [39] Một nghiên cứu điều trị tiêu chảy cấp tính trẻ em

ở châu Á, cho thấy rằng khi sử dụng Lactobacillus rhamnosus GG có thể rút ngắn một nữa thời gian chữa trị Ở châu Âu, kết quả nghiên cứu sử dụng L rhamnosus đã bị bất hoạt bởi nhiệt cũng mang lại kết quả tương tự như L rhamnosus sống [9] Bin và Boulloche đã thực hiện nghiên cứu sử dụng Lactocbacillus acidophilus

để điều trị tiêu chảy cấp ở trẻ em Bin tiến hành nghiên cứu 50 trẻ en bị tiêu chảy cấp ở Trung Quốc Ông lấy ngẫu nhiên 30 người điều trị bằng cách sử dụng L

acidophilus, còn 20 bé còn lại thì điều trị bằng phương pháp bình thường Kết quả

cho thấy không có sự khác biệt giữa hai cách chữa trị, thời gian khỏi bệnh của hai phương pháp chữa bệnh là như nhau Nghiên cứu của Boulloche et al ở 103 bé

còn bú sữa mẹ và trẻ em bị tiêu chảy cấp sử dụng L acidophilus đã bất hoạt bằng

cách sử dụng nhiệt Kết quả cũng cho thấy không có sự khác biệt giữa hai nhóm điều trị Thời gian phục hồi bệnh như nhau [27]

- Viêm đường tiêu hóa: do nhiều tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, vi rút,

kí sinh trùng nhưng nguyên nhân chủ yếu là do nhiễm rotavirus và Helicobacter

pylori gây viêm loét và ung thư dạ dày Chúng xâm nhập vào các tế bào ở đỉnh

nhung mao ruột, phá hủy nhung mao, làm mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng Do khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng kém, các chất cacbohydroxit tồn động trong ruột, dẫn đến tiêu chảy và mất nứơc nghiêm trọng gây nguy hiểm cho trẻ sơ sinh và trẻ dưới ba tuổi và trẻ suy dinh dưỡng [9]

- Ngừa ung thư: Một số thành viên của vi khuẩn đường ruột có khả năng

tiết ra các enzyme như glycosidase, azoreductase, nitroreductase và - glucoronidase, chúng sẽ hoạt hóa các chất tiền ung thư thành các chất ung thư

hoạt hóa Những nghiên cứu trên người sử dụng L acidophilus hoặc Lactobacillus

casei làm giảm đáng kể hoạt động của các enzyme trên [36]

- Giảm cholesterol: Cholesterol là một chất béo steroid, có ở màng tế bào

của tất cả các mô trong cơ thể, và được vận chuyển trong huyết tương của mọi động vật Khi lượng cholesterol trong máu cao sẽ gây ra một số bệnh tim mạch như xơ vữa động mạch, huyết áp tăng, bệnh lý ở hệ thống mạch vành như nhồi máu cơ tim, đột quỵ Trong cơ thể, cholesterol có 2 dạng mà y học gọi là LDL-C có trọng lượng phân tử thấp (hay còn gọi là cholesterol có hại) và HDL-C có trọng lượng phân tử cao(hay còn gọi là cholesterol có lợi) HDL vận chuyển cholesterol đến các cơ quan, vì vậy nếu hàm lượng của HDL trong máu càng cao thì càng giảm nguy cơ mắc bệnh mạch vành Ngược lại LDL-C vận chuyển cholesterol từ cơ quan đến mạch máu cho nên nếu nồng độ LDL-C trong máu cao là có nguy cơ mắc bệnh cao LDL-C luôn tạo ra các mảng xơ vữa trên thành các động mạch nói chung và động mạch vành tim nói riêng Các mảng xơ vữa này làm cho lòng các động mạch vành bị chít hẹp hoặc có thể bít tắc, từ đó gây nên tình trạng thiếu máu đến nuôi dưỡng tế bào cơ tim, gây ra các cơn đau thắt ngực

và nhồi máu cơ tim Nghiên cứu của Gilliland SE, Nelson CR, Maxwell C trong

điều kiện in vitro vi khuẩn có thể làm giảm lượng colesterol trong môi trường

nuôi cấy Một nghiên cứu của Lin et al về khả năng làm giảm cholesterol trong

máu của Lactobacillus bulgaricus và Lactobacillus acidophilus Ông tiến hành

trên 23 người cho sử dụng thuốc dạng viên nén chứa 3x107 CFU Lactobacillus

bulgaricus và Lactobacillus acidophilus trong 16 tuần, và 15 người không sử dụng

thuốc Kết quả ở nhóm cho sử dụng thuốc thì hàm lượng cholesterol trong máu giảm xuống từ 5.7 xuống 5.4 sau 16 tuần [27] Nghiên cứu ở Ấn Độ, sử dụng sữa

trâu lên men bằng loài L acidophilus làm giảm lượng cholesterol trong máu 12 - 20% sau một tháng sử dụng [27] Hai nghiên cứu khác sử dụng E faecium và S

thermophilus, các nhà nghiên cứu tiến hành thử nghiệm trên 29 người đàn ông,

cho sử dụng sữa lên men chứa 108 - 1011 cfu/ml E faecium và S thermophilus và

28 người đàn ông sử dụng sữa bình thường Kết quả cho thấy hàm lượng cholesterol trong máu giảm 0.37 - 0.41 mmol/L sau 6 tuần sử dụng, nhóm sử dụng sữa bình thường thì hàm lượng cholesterol không đổi Sau đó tác giả tiến hành nghiên cứu lần hai ở phậm vi rộng hơn, ông tiến hành tương tự ở 87 người đàn ông và phụ nữ kết quả cho thấy hàm lượng cholesterol giảm nhiều sau 4 -12 tuần và thí nghiệm cuối cùng 24 tuần và 30 tuần thì thấy không có sự thay đổi nhiều

Ông đưa ra kết luận E faecium có khả năng làm giảm Cholesterol trong máu

Rasstal et al 2000 vi khuẩn latobacii và bifidobacteria làm tăng enzyme lactase

trong ruột non [17] Ở trẻ sơ sinh thường mắc chứng kém tiêu hóa đường

saccarose, khắc phục bằng cách cho uống saccharomycess cerevisiae, trong nấm

men có chứa enzyme saccarase

2.1.6.2 Nông nghiệp 2.1.6.2.1 Nuôi trồng thủy hải sản

UN FAO ước tính tới năm 2020 một nữa lượng thủy sản cung cấp cho tòan thế giới sẽ được cung cấp nhờ nuôi trồng thủy sản do các nguồn cá khai thác tự nhiện bị khai thác quá mức Ở Việt Nam nuôi trồng thủy sản cũng đang trên đà phát triển, năm 2002 chính phủ đã quyết định thủy sản là ngành kinh tế ưu tiên, trong đó nuôi tôm là ngành mũi nhọn nhằm tăng kinh ngạch xuất khẩu, chuyển đổi cơ cấu kinh tế kém hiệu quả, giảm áp lực khai thác ven bờ, nâng cao việc sử dụng đất và tạo việc làm cho người dân Năm 2002 Việt Nam đã xuất khẩu trên 2 tỉ USD thủy sản, trong đó tôm chiếm 50% đứng hàng thứ 5 trên thế giới Hiện nay phổ biến nhất là nuôi tôm sú và cá ba sa, tuy nhiên hiện nay ngành nuôi trồng thủy sản đang mắc phải khó khăn chủ yếu là dịch bệnh do vi khuẩn, virút, nấm, ký sinh trùng gây ra Khi phát hiện bệnh nông dân thường sử dụng kháng sinh đổ xuống hồ hoặc bổ sung thêm vào thức ăn Kháng sinh có thể điều trị tức thời đối với các vi khuẩn gây bệnh, tuy nhiên khi sử dụng nhiều lần vi khuẩn sẽ trở nên kháng thuốc ( khó trị hơn), mặc khác khi sử dụng thường xuyên sẽ để lại dư lượng kháng sinh trong tôm, cá nuôi gây ảnh hưởng đến con người dẫn đến nguy cơ khó dùng kháng sinh trị bệnh cho con ngươi và không thể nhập khẩu sang các nước khác gây thiệt hại lớn Nhiều nông dân sử dụng kháng sinh như một tác nhân phòng bệnh ngay khi vật nuôi chưa phát bệnh

Virút là một trong những tác nhân gây bệnh nguy hiểm, là mối đe dọa hàng đầu đối với ngành nuôi trồng thủy sản Hiện nay người ta phát hiện khoảng

20 virut gây bệnh trên tôm, hầu hết là thành viên họ Pavoviridae, Baculoviridae,

Piconaviridae, Togaviridae cùng một số họ khác Bệnh đầu vàng ở tôm được phát

hiện đầu tiên ở Thái vào 1990 tại một hồ nuôi tôm sú do Yellow Head Virus gây

ra Bệnh đốm trắng do virut thuộc chủng Baculoviru được phát hiện đầu tiên tại

Đài Loan tỷ lệ chết rất cao có thể 100% sau 3 - 5 ngày nhiễm bệnh [8]

Vi khuẩn cũng là tác nhân gây bệnh nguy hiểm đặc biệt là Virio làm tôm

chết rất nhanh Ngoài ra nấm và kí sinh trùng cũng là tác nhân gây bệnh trên

tôm Tôm thường nhiễm nấm là lagenidium calinectes và Sirolpidium spp ở giai

đọan ấu trùng nên tỷ lệ chết rất cao Kí sinh trùng là động vật nguyên sinh có thể

lây nhiễm tất cả các giai đoạn phát triển của tôm như Zoothamnium, Epistylis,

Vorticella, anophrys, Acineta ssp, Lagenophrys, Ephelota là các tác nhân kí sinh

bên ngoài [8]

Ngoài yêu tố dịch bệnh Ngoài yếu tố dịch bệnh ô nhiễm môi trường nuôi trồng cũng là vấn đề khó khăn Với mục đích tăng sản lượng, người dân nuôi với mật độ cao và không có biện pháp xử lý thích hợp gây hiện tượng thiếu oxy trong ao dẫn đến tôm bị ngạt Thức ăn dư thừa dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa làm tảo phát triển, các chất hữu cơ trong ao trích lũy ngày một tăng sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan Lớp bùn lắng động lâu ngày tạo điều kiện cho các vi khuẩn kị khí phát triển sinh khí H2S và CH4 Amoni tồn tại dưới dạng NH3 hoặc NH4 tùy thuộc vào pH của môi trường NH3 độc tính cao hơn NH4 do NH3 không mang điện tích dễ thấm qua màng tế bào mang cá và hòa tan tốt trong chất béo, NH4có kích thước lớn hơn, mang điện và kết hợp với nước nên khó thấm qua tế bào mang cá Khi nồng độ NH3 cao tôm sẽ bị ngộ độc cấp tính và chết nhanh Các hợp chất chứa nitơ dạng oxy hóa gồm nitrite và nitrate khi vượt qua nồng độ 0.3mg/l sẽ gây ngộ độc cho tôm [9]

Cơ chế tác động của probiotics trong thủy sản: cạnh tranh vị trí gắn kết với vi khuẩn, sản xuất ra các chất ức chế, cạnh tranh nguồn năng lượng, tăng cường

khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng, nâng cao đáp ứng miễn dịch, can thiệp vào hệ thống quorum sensing của vi khuẩn gây bệnh, nâng cao chất lượng nước ao

Hiện nay có một số biện pháp khắc phục như dùng kháng sinh đổ trực tiếp hoặc bổ sung vào thức ăn cho tôm, phương pháp này hiện nay không được chấp nhân Ở tôm hệ miễn dịch không đặc hiệu, nó không có khả năng ghi nhớ được các bệnh nên sử dụng vacine một mặt không đạt được kết quả cao, mặc khác chi phí cao, tốn nhiều thời gian Do đó biện pháp tốt nhất là sử dụng probiotics trong phòng và chữa bệnh ở tôm Probiotics được dùng với nhiều hình thức như tiêm trực tiếp, bom vào đường ruột, nhúng vào dung dịch probiotics, bổ sung vào thức ăn Phương pháp hữu hiệu nhất là nhúng tôm vào dung dich probiotics ( tôm ở giai đoạn ấu trung hoặc bổ sung vào thức ăn hàng ngày cho tôm)

- Vi khuẩn và nấm được sử dụng nhiều nhất có vai trò như probiotics

Bacillus spp là vi khuẩn gram dương được sự dụng phổ biến trong cải tạo môi

trường nước trong các ao nuôi, chúng chuyển hóa các chất hữu cơ thành CO2 và sinh khối, giảm vi khuẩn gây bệnh trong ao [40] Một nghiên cứu của Watchariya Purivirojkul, Nontawith Areechon, Prapansak Srisapoome và Monchan Maketon

phân lập Bacillus spp từ ruột của tôm gồm 3 chủng B pumilus NW01, B

sphaericus NW02 và B subtilis NW03, sau đo sử dụng ba chủng trên kiểm tra khả

năng kháng với V harveyi trong điều kiện in vitro với mật độ 102 CFU/ml, kết

quả lượng vi khuẩn V harveyi từ mức 4.23x10 2 ở 0 giờ sau đó tăng 1.40±0.21 × 10 7 cfu/ml ở 24 giờ rồi tiếp tục giảm 7.80±1.90 × 10 5 cfu/ml ở 120 giờ [31]

- Các vi khuẩn sinh acid lactic cũng được sử dụng rộng rãi, Gatesoupe(1991)

chứng minh được Lactobacillus giúp loài cá bơn phát triển nhanh [48] Một thí

nghiệm khả năng kháng của vi khuẩn dị dưỡng đường tiêu hóa của cá hồi và cá

bơn với tác nhân gây bệnh là A samodicida, kết quả cho thấy vi khuẩn tạo vòng