Thu nhận probiotic và ứng dụng trong các sản phẩm từ sữa

Thu nhận probiotic và ứng dụng trong các sản phẩm từ sữa

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC 1

THU NHẬN PROBIOTIC 16

CÁC SẢN PHẨM CHỨA PROBIOTIC TỪ SỮA 30

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI 39

TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC

I.1 Lịch sử

− Probiotic được dùng để chỉ những vi sinh vật có lợi cho người và động vật do Dr.Eli Metchinikoff, một nhà khoa học người Nga đạt giải Nobel năm

1908, đưa ra khi ông nghiên cứu về vai trò của những vi khuẩn có lợi trong đường ruột

− Cũng vào thời điểm đó, Henry Tissier, một bác sĩ khoa nhi người Pháp, đã quan sát trong phân những đứa trẻ bị tiêu chảy có một số lượng ít vi khuẩn lạ, hình Y, là những vi khuẩn “bifid” ngược lại chiếm số lượng lớn trong những đứa trẻ khỏe mạnh Và ông cho rằng những con vi khuẩn này có khả năng chống lại bệnh tiêu chảy giúp khôi phục hệ thống vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh

I.2 Khái niệm

Probiotics are “Live microorganisms which when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host” (FAO/WHO)

− Có thể định nghĩa probiotic như sau:

“Probiotic là một hay hỗn hợp nhiều vi khuẩn mà khi cung cấp cho người hay động vật thì mang lại những hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách tăng cường các đặc tính của vi sinh vật trong hệ tiêu hóa”

− Đặc điểm cơ bản probiotic

Probiotic là những vi sinh vật sống

Khi các probiotic được cung cấp với liều lượng thích hợp thì mang lại những hiệu quả mong muốn

I.3 Vai trò

Trang 1

− Tăng “thành bảo vệ” miễn dịch, một số có khả năng kích thích cả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, cùng với việc sinh ra sIgA ở màng nhầy.

− Kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn, virus, nấm có hại

− Có khả năng chịu được acid dạ dày, muối mật, có khả năng xâm chiếm đường ruột, bám vào màng nhầy ruột do đó hạn chế sự có mặt của vi sinh vật có hại

− Sinh ra các chất chống lại vi sinh vật gây bệnh (như Samonella, E.coli, Clostridium…)

− Phòng và chữa một số bệnh đường tiêu hóa: tiêu chảy, táo bón, ung loét dạ dày…

− Giảm triệu chứng dị ứng, triệu chứng không dung nạp được lactose

− Ngăn chặn ung thư đường ruột, ung thư ruột kết

Hiện nay, các chủng vi khuẩn được sử dụng với vai trò là các probiotic chủ

yếu thuộc Lactobacillus và Bifidobacterum, ngoài ra Enterococcus và Streptococus cũng

được sử dụng ít hơn Những vi khuẩn này thường cư trú trong ruột

Một số chủng tiêu biểu bao gồm Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum Bên cạnh những vi khuẩn còn có nấm men Saccharomyces boulardii cũng

được xem là probiotic

Bảng 1.1 Những vi sinh vật được sử dụng làm probiotic ở người Chủng

Lactobacillus BifidobacteriumChủng Các chủng vi khuẩn lactic khác Các loài vi sinh vật khác

Bacillus cereus Escherichia coli Propionibacterium freudenreichii Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces boulardii

(Taylor & Francis, 2004)

II.1 Chủng lactobacillus

Trang 2

Hầu hết các vi sinh vật acid lactic đều thuộc họ Lactobacillaceae và được xếp vào 4 chi : Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc

− Đặc điểm chung

Về mặt hình thái, vi khuẩn lactic có dạng lưỡng cầu, tứ cầu, liên cầu, và dạng que, đứng đơn độc hoặc thành chuỗi

Khả năng sinh tổng hợp của các vi khuẩn lactic thuộc dạng yếu

Vi khuẩn Lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao Để sinh trưởng bình thường, ngoài một nguồn carbon, chúng cần nitơ một phần dưới dạng các acid amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng và chất khoáng

− Vai trò của vi khuẩn lactic:

Sinh ra acid lactic, tạo ra nhiều chất chống vi khuẩn khác nhau như acid hữu cơ, diacetyl, hydrogen peroxide và các bacteriocin nên ngăn cản được sự hiện diện và phát triển của các vi khuẩn gây bệnh

Phòng ngừa và ngăn chặn rối loạn tiêu hóa, giúp cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, khôi phục lại cân bằng vi khuẩn tự nhiên trong cơ thể

Chuyển lactose thành acid lactic, hạn chế dị ứng do cơ thể không dung nạp được lactose

Một số vi khuẩn lactic có khả năng bảo vệ chống lại sự phân hủy và đột

biến AND in vitro và in vivo

II.1.2 Loài Lactobacilli

− Lactobacilli sống chủ yếu ở ruột non với khoảng 102 – 105 cfu/ml ruột hồi, và ít hơn với 1% trong ruột kết

− Đến nay người ta đã tìm thấy 56 loài thuộc giống Lactobacillus Lactobacilli được sử dụng như các probiotic bao gồm: L Bulgaricus, L Casei, L Cellobiosus,

L Crispatus, L Fermentum,…

− Cơ chế tác động:

Sinh ra acid lactic, hydrogen peroxide, một số chất giống bacteriocin ngăn chặn sự phát triển của một số vi khuẩn và nấm, sinh ra các biosurfactant

có thể bảo vệ chống một số vi khuẩn bám vào biểu mô

Lactobacilli còn điều chỉnh các tế bào miễn dịch không đặc hiệu và các

dịch miễn dịch bằng cách kích thích hoạt động của lympho bào, các đại thực bào và giảm cytokine

II.1.3 Lactobacillus acidophillus

Trang 3

− Thường có mặt ở ruột non và giúp giữ cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, được xem như là một chất kháng sinh tự nhiên chống các vi sinh vật

− Tác dụng chính của Lactobacillus acidophillus:

Sinh ra một số chất kháng sinh mạnh trong ruột bao gồm acidophilin, acidolin, lactocidin và bacteriocin giúp ngăn chặn khả năng sinh trưởng của

một số loài vi sinh vật gây bệnh như campylobacter, listeria và staphylococci.

Sinh enzyme lactase giúp phân giải đường sữa

Làm giảm sự phát triển của các u bướu, có khả năng trung hòa hiệu quả

và ngăn chặn các chất gây ung thư

Làm giảm cholesterol trong máu

Trang 4

II.1.4 Lactobacillus rhamnosus:

− Lactobacillus rhamnosus đặc biệt liên quan đến sự phòng ngừa hay

giảm bớt những rối loạn đường ruột như tính không dung nạp được đường lactose, bệnh tiêu chảy do virus hay vi khuẩn gây ra, táo bón, viêm đường ruột, dị ứng thức ăn

− Ngoài ra, Lactobacillus rhamnosus tăng cường hoạt động của hệ miễn

dịch

Tăng bạch huyết cầu lên 3 lần so với bình thường

Sụ lưu thông của các chất kháng sinh cũng tăng lên 6 – 8 lần

Tăng mức globulin miễn dịch và hoạt hóa trực tiếp các đại thực bào

II.1.5 Lactobacillus casei

− Vai trò:

Tiết “peptidoglucan” kích thích sự thực bào bằng các tế bào thực bào

Thành tế bào của Lactobacillus casei có chứa “ teichonic acid” có vai trò quan

trong trong khả năng bám chặt của vi khuẩn này vào các tế bào biểu mô

Có khả năng làm tăng số lượng tế bào sinh IgA đóng vai trò quan trọng trong việc tạo đáp ứng miễn dịch của màng nhầy

− Nguồn cung cấp: các sản phẩm từ sữa

II.1.6 Lactobacillus plantarum:

− Tính chất đặc trưng duy nhất của Lactobacillus plantarum là khả năng

dị hóa arginine, và sinh ra nitric oxide Lactobacillus plantarum không có khả năng

phân giải amino acid nào ngoại trừ tyrosine và arginine, và có đến 6 con đường khác nhau chuyển hóa arginine, và đều sinh ra nitric oxide Việc sinh ra NO giúp

ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh như Candida abicans, E.coli, Shigella, Helicobacter pylory, các amip và kí sinh trùng

− Vai trò

Bằng cách ngăn chặn sự bám dính của E.coli vào màng nhầy,

Lactobacillus plantarum làm giảm bờt nội độc tố do E.coli tiết ra

Lactobacillus plantarum 299 và 299V làm giảm đáng kể vi sinh vật kị khí

gram âm, Enterobacteriaceae, Clostridia

Trang 5

Nghiên cứu gần đây cho thấy Lactobacillus plantarum có khả năng phân

hủy acid mật làm giảm cholesterol

− Nguồn cung cấp: các sản phẩm lên men tự nhiên

Nó quan trọng trong việc bảo vệ các chất chống vi sinh vật và chống lại một cách hiệu quả các vi sinh vật gây bệnh nội bào và ngoại bào

Lactobacillus plantarum có khả năng giúp tiêu hóa các chất xơ có trong củ

hành, tỏi, lúa mì, trứng, lúa mạch đen, và trong men bia Do đó chúng giúp đỡ những vấn đề tiêu hóa như đầy hơi

II.1.7 Lactobacillus Bulgaricus:

− Vi khuẩn này khác với các probiotic khác ở chỗ chúng không có khả năng bám chặt vào thành ruột và không cư trú lâu được trong đó

Lactobacillus Bulgaricus được sử dụng ở các bệnh nhân sau điều trị trong

thời gian dài bằng thuốc kháng sinh giúp khôi phục hệ vi sinh vật có lợi

II.2 Loài Bifidobacterium:

− Bifidobacteria có chủ yếu ở trong ruột kết của người và động vật, nhất

là ở trẻ mới sinh được nuôi bằng sữa mẹ Số lượng của chúng trong ruột kết khá

ổn dịnh cho đến khi về già thì số lượng giảm đi

− Một số tính chất chung của các loài thuộc Bifidobacteria:

Gram dương, kị khí, không chuyển động, không sinh bào tử, catalase âm

Có nhiều hình dạng: que cong ngắn, hình gậy, hình chữ Y

Sinh acid lactic, không tạo CO2 trừ quá trình phân giải gluconate

Trang 6

− Cho đến nay đã có 30 loài thuộc Bifidobacteria được phân lập Bifidobacteria được sử dụng như các probiotic gồm Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium thermophilus, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum…

II.2.2 Bifidobacterium bifidium

− B bifidum là vi khuẩn chiếm đa số ở ruột già người.

− Bảo vệ cơ thể chống sự phá hoại của rotavirus gây tiêu chảy, và điều chỉnh lại hệ vi sinh vật đường ruột

− Tăng miễn dịch cơ thể, đặc biệt liên quan đến sức khoẻ đường ruột, ngăn chặn ung thư, không gây hiệu ứng phụ

− Chống các viêm loét, bảo vệ cơ thể chống lại các vi sinh vật gây

bệnh như Samonella, hạn chế hoạt động của E.coli

− Giảm đáng kể lượng nội độc tố trong ruột tạo thành từ các thành tế bào của các xác vi khuẩn

II.2.3 Bifidobacterium longum:

− Giảm lượng nitrate sinh ra trong quá trình tiêu hóa thức ăn

− Ngăn chăn hoạt động của các vero cytotoxin sinh ra bởi một số

chủng thuộc E.coli, gây bệnh viêm, xuất huyết đường ruột do có khả năng sinh ra

các hợp chất kết hợp với các vero cytotoxin

− Ngoài ra, Bifidobacterium longum còn hiệu quả trong việc bảo vệ cơ thể chống lại sự nhiễm Samonella typhimurium.

II.2.4 Bifidobacterium infantis:

− Bifidobacterium infantis là vi khuẩn chiếm ưu thế nổi bật ở ruột già trẻ

em

− Khả năng chống lại các vi khuẩn gây bệnh như một số chủng của

E.coli, Singella với nhiều cơ chế khác nhau, bảo vệ ruột tránh các triệu chứng viêm

đường ruột và dạ dày

− Giảm đáng kể sự phát triển của Bacteroide và ngăn chặn bệnh viêm

đường ruột do các bacteroide gây ra

− Ngoài ra Bifidobacterium infantis cũng được sử dụng để điều trị các

hội chứng kích thích đường ruột IBS (Irritable Bowel Syndrome) và tiêu chảy II.3 Các chủng vi khuẩn lactic khác

II.3.1 Lactococcus lactic

− Lactococcus lactis sống ở nhiệt độ 37oC, có khả năng lên men đường glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin

Trang 7

− Nguồn cung cấp: sữa và một số sản phẩm từ sữa, các sản phẩm lên men, trong ruột của cá và một số côn trùng

− Lactococcus lactis được sử dụng nhiều để làm sữa chua, cho độ acid

1-1.25%

− Chúng sinh ra một số chất kháng sinh như nisin gây ra sự ức chế đối với một số vi khuẩn gram dương

Trang 8

II.3.2 Streptococcus thermophilus:

− Streptococcus thermophilus được tìm thấy trong sữa và các sản phẩm từ

sữa Nó là một probiotic dùng trong sản xuất sữa chua

− Có khả năng giúp đỡ việc hồi phục lại việc hấp thu kém bằng cách sinh ra enzyme lactase dễ dàng cho việc tiêu hóa các lactose trong sữa

− Streptococcus thermophilus có hoạt tính oxy mạnh, bảo vệ cơ thể thoát

khỏi các gốc tự do nguy hiểm

− S thermophilus còn có thể hoạt động như một số chất chống ung thư,

đặc biệt chống lại các tế bào gây ung thư đường ruột, điều trị tiêu chảy, cũng như

sự viêm nhiễm đường ruột hay viêm nhiễm âm đạo

− L mensenteroides là vi sinh vật thường sử dụng để lên men rau quả,

đặc biệt làm dưa chua Nó cũng được sử dụng trong các sản phẩm sữa lên men

II.4 Các loài vi sinh vật khác

II.4.1 Enterococcus faecium:

− Enterococcus faecium là loại cầu khuẩn, kị khí tùy tiện, gram dương thuộc họ streptococcaceae

− Lên men các carbohydrate sinh ra acid lactic làm giảm pH đường ruột và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh

− Sinh ra hydroperoxide, bacteriocin, các chất kháng độc tố chống lại

vi sinh vật gây bệnh, vô hoạt các vi khuẩn gây thoái hóa đường ruột

− Giảm tính nhạy cảm với hầu hết thuốc kháng sinh nói chung

II.4.2 Bacillus subtilis

− Một số chủng được làm thuốc kháng sinh, một số làm thuốc trừ sâu

− B.subtilis là một trong số vi sinh vật quan trọng nhất trong việc kích

thích hệ thống miễn dịch, là vi sinh vật chỉ có tính cư trú tạm thời trong hệ thống ruột

− Ứng dụng: sản xuất các men tiêu hóa sinh học

II.4.3 Escherichia coli ( E.coli):

Trang 9

− E.coli được tìm thấy ở mọi nơi, trong cả cơ thể con người Các chủng thuộc E.coli thường không có hại, tuy nhiên một số chủng gây bệnh tiêu chảy và có

thể gây chết người

− Sự có mặt của chúng trong ruột người là cần thiết cho việc duy trì sức khỏe cân đối Một số chủng giúp tổng hợp vitamin B, vitamin K

II.4.4 Nấm men

− Loại nấm men có lợi cho đường ruột là Saccharomyces boulardii

− Chúng được sử dụng để chữa trị tiêu chảy lên quan đến việc sử dụng thuốc kháng sinh

− Giữ cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột, chúng được dùng điều trị các bệnh rối loạn tiêu hóa

− Ngoài ra, Saccharomyces boulardii rất hữu ích trong việc điều trị bệnh

do nấm Candida gây ra bằng cách như sau:

S Boulardii hiệu quả hơn Candida và các vi sinh vật khác trong việc đấu tranh giành chỗ cư trú trong ruột, ngăn cản Candida và các sinh vật lây nhiễm

khác kết hợp với tế bào ruột

Tăng số protein miễn dịch chống lại các vi sinh vật có hại xâm chiếm đường ruột

III.1 Thuỷ phân lactose, tăng sự hấp thu lactose

− Suốt quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh enzyme lactase thủy phân lactose thành glucose và galactose

− Các vi khuẩn đường ruột giúp chuyển hoá hầu hết lượng lactose không được hấp thu ở ruột non

III.2 Làm giảm một số bệnh đường tiêu hoá

− Bệnh ung loét:

Bệnh loét trong hệ thống tiêu hoá (do vi khuẩn Helicobacter Pylori gây ra)

có liên quan đến chế độ ăn uống hàng ngày do ít sử dụng các sản phẩm sữa lên men và rau quả, sử dụng quá nhiều sữa, thịt, tinh bột

Vi khuẩn lactic có thể ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh và

làm giảm hoạt tính của enzyme urease – enzyme cần thiết cho các vi sinh vật gây bệnh lưu trú trong môi trường acid của dạ dày

− Bệnh tiêu chảy do vi sinh vật

Kích thích hệ thống miễn dịch tăng lên hơn nữa đáp ứng miễn dịch IgA đặc hiệu chống lại sự nhiễm vi sinh vật gây bệnh

Trang 10

Ngăn chặn sự bám chặt và phát triển của các vi sinh vật gây bệnh đường

ruột như Samonella, E.coli, Shingela.

Trang 11

III.3 Tác dụng ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh

− Sinh các acid acetic, acid lactic, và các acid hữu cơ khác, làm giảm

pH môi trường ảnh hưởng bất lợi đối với một số vi sinh vật nhạy cảm với tính acid

− Sinh các chất kháng sinh tự nhiên (Bacteriocin)

Bacteriocin là các peptide, polypeptide, protein hoặc là những chất ít mang cấu trúc gen của protein và được cấu tạo từ các amino acid, cũng có thể bao gồm các amino acid hiếm như lanthionine hay beta-methyllanthionine.Bacteriocin của các vi khuẩn lactic được chia làm 4 nhóm sau:

Nhóm 1 chứa lanthibiotic: đây là những peptic nhỏ và có khả năng

chịu nhiệt, chứa amino acid như lanthionine

Nhóm 2 chia thành 3 nhóm nhỏ trong đó nhóm 2a thường gặp nhất bao gồm các bacteriocin như pediocin có khả năng chống Listeria

Nhóm 3 là những nhóm protein không bền nhiệt.

Nhóm 4 là phức hợp của protein, lipid và glucid.

− Tranh giành nơi cư trú, tranh giành chất dinh dưỡng, ngăn chặn sự bám chặt và phát triển của các vi sinh vật gây bênh

− Tạo ra những cản trở không gian ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh

III.4 Chống dị ứng thức ăn.

− Một phương pháp phòng chống dị ứng thức ăn là điều chỉnh hệ vi sinh vật đặc biệt là hệ vi sinh vật đường ruột, vì đây là nguồn vi sinh vật chính kích thích hệ thống miễn dịch

− Qua các nghiên cứu, người ta thấy rằng ở những người ít bị dị ứng

số lượng vi khuẩn Lactobacilli nhiều hơn và Clostridia ít hơn so với ở những người

thường bị dị ứng

III.5 Tổng hợp một số vitamin:

− Các vi khuẩn đường ruột có khả năng sinh nhiều vitamin khác nhau Việc hấp thu các vitamin trong đường ruột khá kém, do đó việc các vi khuẩn có khả năng sinh vitamin rất quan trọng Các vi khuẩn này sinh tất cả các loại vitamin B (folic acid, niacin, riboflavin, B12, B6, acid pantothenic) và vitamin K

− Theo các nghiên cứu, L.Brevis có khả năng tổng hợp vitamin D và vitamin K; B.longum tổng hợp vitamin B; B.bifidum và L.acidophillus tổng hợp được

các vitamin B như niacin, folic acid, biotin, B6 và vitamin K

Trang 12

III.6 Giảm cholesterol

− Vi khuẩn đường ruột chuyển cholesterol sang dạng khó hấp thu hơn (coprostanol) do đó làm cản trở việc hấp thu cholesterol vào hệ thống ruột

− Theo các nhà nghiên cứu, các vi khuẩn probiotic khống chế làm cho cholesterol khó hấp thu được vào máu thông qua các cơ chế chủ yếu sau:

Hấp thụ một lượng cholesterol có mặt trong hệ thống ruột

Tăng chuyển hóa cholesterol thành chất khác và giảm sự hấp thu của chất này vào cơ thể

Giảm sự hấp thu cholesterol của ruột và tăng sự bài tiết của phân

Giới hạn sự biến đổi cholesterol thành acid mật cho gan dự trữ

− Nếu hàm lượng chất béo cao trong các bữa ăn, gây ra sự tăng cholesterol, việc sử dụng bổ sung các vi khuẩn có lợi này là một phương pháp giúp cân bằng mức lipid và chất béo, giữ hệ thống tim mạch mạnh khỏe

III.7 Tăng cường hệ thống miễn dịch:

− Miễn dịch là trạng thái bảo vệ đặc biệt của cơ thể sống chống lại các yếu tố gây bệnh (các vi sinh vật, các độc tố của vi sinh vật, các phân tử lạ…) khi chúng xâm nhập vào cơ thể

− Kháng thể là các globulin trong máu của động vật, có khả năng liên

kết đặt hiệu với kháng nguyên đã kích thích sinh ra nó, hay còn gọi là kháng thể miễn dịch hoặc kháng thể đặc hiệu Kháng thể chủ yếu được tìm thấy trong huyết thanh

− IgA được tổng hợp chủ yếu nhờ tế bào B trong niêm mạc ruột,

đường hô hấp và thực hiên chức năng chống vi khuẩn trên bề mặt niêm mạc ruột

− Các vi khuẩn có làm tăng hệ miễn dịch bằng cách:

Tăng cường chức năng chống virus của hệ miễn dịch

Tăng hoạt động của tế bào NK ( natural killer) nhằm diệt trực tiếp tế bào

bị nhiễm khuẩn bằng cách tiết những chất độc để phân giải chúng hoặc bằng cách tiết IFN – gamma ( một loại ctokine)

Tăng S-IgA, sinh cytokine, điều khiển đáp ứng miễn dịch tế bào

Sinh nitric oxide NO, có vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền thông tin ở hệ thần kinh và đặc biệt có tác dụng làm thư giãn

Tăng khả năng đề kháng chống lại một số quá trình tự miễn

Giảm đáp ứng trung gian IgE (IgE-mediated responses)

Gián tiếp chống lại hiện tượng radiation-included depression in white blood cells: đây là hiện tượng các tế bào bạch cầu bị ức chế và tiêu diệt khi

Trang 13

chiếu xạ Hiện tượng này thường xảy ra trong khi điều trị bệnh ung thư bằng chiếu xạ.

Trang 14

III.8 Ngăn chặn ung thư

− Cơ chế chung:

Kết hợp, ngăn chặn hoặc làm mất hoạt tính của các yếu tố gây ung thư.Giảm hoạt tính của các enzyme ở phân, là nơi khơi nguồn của các mầm móng gây ung thư

Kích thích hệ thống miễn dịch, ngăn chặn sự tạo thành khối u

− Đa số ung thư ở người liên quan đến thói quen ăn uống Một số

chủng của vi khuẩn lactic (L.bulgaricus, S.thermophilus hay L.acidophilus và Bifidobacteria) sử dụng trong các sản phẩm sữa lên men có thể xem như là một chất

chống ung thư và chống gây đột biến

Các vi khuẩn có lợi có thể giảm các enzyme liên quan đến các tác nhân gây ung thư (ß-gulucoronidase, azoreductase, nitroreductase và ß-glucosidase) và do đó làm giảm nguy cơ gây ung thư ruột kết

Bifidobacteria ngăn chặn các yếu tố tiền ung thư như nitrate và

nitrosamines thông qua cơ chế nội bào và non – enzymatic Chúng cũng có thể kết hợp với các heterocyclic amines (các chất gây ung thư trong quá trình nấu thịt) sau đó được bài tiết theo phân

III.9 Chống viêm nhiễm hệ thống niệu sinh dục – chống nấm Candida:

− Bình thường việc viêm nhiễm đường sinh dục là do sự mất cân bằng

hệ vi sinh vật đường ruột, do sử dụng thuốc kháng sinh, các chất khử trùng, hormones, và các yếu tố khác

− Các vi khuẩn probiotic hiệu quả trong quá trình giành chỗ cư trú và ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh

− Một số chủng thuộc Lactobacillus có khả năng ngăn chặn sự phát triển

và bám chặt của nấm Candida albicans và các chủng Candida khác Việc sử dụng Lactobacillus giảm nguy cơ nhiễm nấm trở lại, giảm nhiễm nấm âm đạo Ngoài ra một số chủng Lactobacillus GR-1 và RC-14 ngăn chặn sự nhiễm đường tiết niệu do Escheriachia coli gây ra.

Trang 15

− Có thể tồn tại và phát triển trong điều kiện kị khí hoặc vi hiếu khí

− Có thể sống sót qua quá trình ly tâm, lọc, đông lạnh hoặc sấy lạnh

mà không mất số lượng đáng kể

− Có khả năng hoạt hóa nhanh sau khi được sử dụng

− Có thể sống sót dưới những điều kiện biến đổi khác nhau trong chế biến thực phẩm bao gồm cả các quá trình nhiệt độ cao trên 450C cũng như chịu đựng được nồng độ ethanol và sodium cloride cao

IV.2 Khả năng sống sót trong ruột

− Khả năng chịu được các dịch tiêu hoá

Acid dạ dày và muối mật ảnh hưởng mạnh đến sự sống sót của vi sinh vật

Các chủng có khả năng phát triển và thực hiện quá trình trao đổi chất dưới sự có mặt của lượng mật sinh lý (lượng mật bình thường trong cơ thể người) thì có khả năng sống sót tốt hơn trong suốt quá trình ở trong đường ruột

− Khả năng cư trú trong ruột

Khi các vi khuẩn có lợi có khả năng bám chặt vào các tế bào bên trong đường ruột, chúng mới có khả năng cư trú tạm thời khoảng một thời gian trong hệ thống ruột

Những chỗ cư trú gần các mô bào và màng nhầy khá giàu chất dinh dưỡng, đối với một số vi sinh vật gây bệnh đường ruột thì khả năng bám chặt được xem là điều kiện trước hết đối với việc xâm chiếm và lây nhiễm

− Có khả năng ngăn chặn các mầm bệnh: Samonella typhimurium, Clostridium perfringens, Clostridium difficile, Escherichia coli, Candida albicans…

− Có hoạt tính beta – galactosidase

− Có khả năng tổng hợp acid, hydrogen peroxide, các bacteriocin

− Khả năng sinh D-lactic acid

− Có thể sử dụng kết hợp với các vi sinh vật khác

IV.4 Tính an toàn

− Không gây độc, không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe

− Kiểm tra bằng liều gây chết trên động vật

V.1 Kỹ thuật sấy

Sự khử nước thường sử dụng với ý nghĩa làm ổn định probiotic, thuận lợi cho vấn đề bảo quản, mua bán, vận chuyển Freeze – drying được sử dụng phổ biến cho quá trình khử nước ở canh trường probiotic và sản sản phẩm từ sữa, trong khi đó sấy phun chỉ được ứng dụng cho vài quá trình khử nước ở canh trường probiotic

V.1.1 Freeze – drying

− Freeze – drying đã được sử dụng để sản xuất probitic dạng bột qua nhiều thập niên, dựa trên cơ sở của sự thăng hoa, xảy ra ba giai đoạn: freezing, primary và secondary drying Tế bào được làm lạnh ở –1960C, sau đó sấy thăng hoa dưới áp suất chân không (Santivarangkna, Kulozik, & Foerst, 2007) Do điều kiện nhẹ nhàng hơn spray – drying nên tỷ lệ sống sót của probiotic cao hơn trong freeze-dried powders

− Trong quá trình làm lạnh tế bào sẽ bị vô hoạt (Tsvetkov & Brankova, 1983) To và Etzel (1997) đã chứng minh rằng 60 – 70% tế bào sống sót qua bước làm lạnh sẽ vượt qua được giai đoạn dehydrate hóa Trong suốt quá trình làm lạnh, sự hình thành lớp băng ngoài tế bào làm tăng hơn áp suất thẩm thấu và tế bào bắt đầu mất nước Nồng độ dung dịch nội bào và ngoại bào sẽ tăng lên khi nhiệt độ giảm dưới điểm eutectic

− Có hai cách thức làm lạnh là làm lạnh chậm và làm lạnh nhanh Làm lạnh chậm, quá trình khử nước tế bào diễn ra từ từ khi sự đóng băng xảy ra chậm ngoài tế bào ảnh hưởng lớn đến tế bào

Làm lạnh nhanh có thể tránh ảnh hưởng đến chất tan và sự co tế bào quá mức (Fowler & Toner, 2005)

Trang 17

− Các báo cáo cũng chỉ ra rằng diện tích màng tế bào càng lớn thì càng nguy hiểm hơn khi hình thành tinh thể băng bên ngoài tế bào trong quá trình làm lạnh (Fonseca, Beal, & Corrieu, 2000) Do đó, kích thước tế bào có ảnh hưởng lớn đến sự tồn tại probiotic trong freeze – drying, với tế bào hình cầu có kích thước nhỏ chống chịu freezing và freeze-drying tốt hơn tế bào hình que có kích thước lớn hơn (Fonseca et al., 2000).

− Nước mất đi từ tế bào vi khuẩn trong quá trình sấy sẽ gây hư hại bề mặt protein, thành tế bào, màng tế bào Nước tại bề mặt có vai trò quan trọng trong việc tạo ổn định cấu trúc và nguyên vẹn các chức năng của đại phân tử vi sinh Do đó, nước mất đi trong sấy khô có thể làm mất sự ổn định cấu trúc, tính toàn vẹn các thành phần tế bào làm giảm hoặc mất đi các chức năng (Brennan, Wanismail, Johnson, & Ray, 1986) Người ta dự đoán rằng trong quá trình sấy vị trí các phân tử lipid trên màng tế bào là nơi chịu ảnh hưởng lớn nhất do các phân

tử lipid rất dễ bị oxy hóa Thêm vào đó, cấu trúc của RNA và DNA mất ổn định, dẫn tới giảm hiệu quả sự sao chép của DNA, phiên mã, giải mã Vì thế, để đạt được kết quả tốt nhất trong việc làm khô probiotic, phải tập trung chú ý đến phương pháp để giảm đến mức tối thiểu hư hại thành phần tế bào

− Sản phẩm thương mại từ canh trường freeze-dried là kết quả của quá trình tốn kém nhiều chi phí nhưng thu lợi thấp

V.1.2 Sấy phun

− Quá trình sấy phun đòi hỏi sự phun với tốc độ cao tại nhiệt độ trên

2000C, mà sau đó luồng hơi xuyên qua bộ phận tạo thành dạng bột Do đó kết quả của quá trình này dễ nhận thấy rằng: trong môi trường sấy ở nhiệt độ cao với thời gian ngắn, nó có thể bất lợi tế bào vi khuẩn sống

− Trong quá trình sấy phun, tế bào vi khuẩn chịu tác dụng của nhiệt,

sự mất nước, áp suất thẩm thấu, (Brennan et al., 1986; Teixeira, Castro, Farkas, & Kirby, 1997) Sấy phun có thể làm màng tế bào bị biến đổi, và có thể làm lọt vài thành phần nội bào từ tế bào ra môi trường xung quanh (Teixeira, Castro, & Kirby, 1995a)

Mohacsi-− Màng tế bào chất là phần nhạy cảm nhất trong tế bào vi khuẩn khi sấy phun, trong khi đó thành tế bào, DNA và ARN cũng dễ bị ảnh hưởng, giảm hoạt động trao đổi chất Việc mất đi các liên kết hydro với nước, làm gia tăng liên kết nội phân tử các nhóm phospholipid và xúc tiến các liên kết đóng vòng Thành phần lipid có thể bị chuyển từ trạng thái lamellar (màng mỏng) sang trạng thái gel phase (khối bán rắn), có thể xem như là sự dehydrate lamellar phase trong đó các chuỗi trở nên cứng và mở rộng hoàn Hơn nữa, các phân tử phospholipid sẽ có sự

Trang 18

biến đổi lớn từ dạng lamellar sang dạng hexagonal phase ngay khi nước mất đi (Crowe et al., 1988; Leslie, Israeli, Lighthart, Crowe, & Crowe, 1995).

− Vài nghiên cứu cho rằng vài giống probiotic trong sấy phun, tỉ lệ sống sót phụ thuộc vào chủng vi khuẩn được sử dụng, nhiệt độ ra và môi trường sấy

Sử dụng giống Lactobacillus paracasei NFBC 338 chịu được rifampicin có

thể đạt được tỉ lệ sống sót hơn 80% ở quá trình sấy phun trong RSM (Reconstituted Skim Milk), với nhiệt độ ra từ 85 – 900C (Gardiner et al., 2002), trong khi đó ở cùng điều kiện (nhiệt độ ra 850C) Ananta and Knorr (2003) cho

rằng loài L rhamnosus GG tỉ lệ sống sót khoảng 60%

Nghiên cứu cho thấy các loài vi khuẩn khác nhau biến đổi khác nhau với điều kiện quá trình sấy phun, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chọn giống,

như L paracasei NFBC 338 tồn tại tốt hơn L salivarius UCC 118 trong cùng điều kiện sấy phun (Gardiner et al., 2000), có thể cho là sức chịu đựng giống L paracasei NFBC 338 tốt hơn khi so sánh với L salivarius UCC 118 (Gardiner et

al., 2000)

Nhiệt và sức chịu đựng khí oxy của vài loài Bifidobacterium liên quan đến

việc tuyển chọn chủng vi khuẩn sử dụng sấy phun được so sánh, tìm ra loài

tốt nhất, đáng chú ý Bifidobacterium animalis subsp Lactis có thể tồn tại hơn 70%

trong quá trình sấy phun với RSM (20% w/v) với nhiệt độ ra khoảng 85-900C (Simpson, Stanton, Fitzgerald, & Ross, 2005)

− Trong sấy phun, nhiệt độ dòng khí ra là một thông số quan trọng, ảnh hưởng đến sự sống sót của vi khuẩn Kim and Bhowmik (1990) cho rằng số

lượng vi khuẩn Streptococcus salivarius subsp thermophilus và L debrueckii subsp Bulgaricus ngày càng giảm dần khi nhiệt độ dòng khí vào, ra tăng lên và phun dưới áp suất cao; trong bản báo cáo của Gardiner et al., 2000 với hai loài L paracasei NFBC 338 and L salivarius UCC 118 cũng giống nhận xét trên Do đó việc

cải thiện khả năng tồn tại của vi khuẩn rất quan trọng bằng cách giảm nhiệt độ ra trong quá trình sấy phun, nhưng không vượt quá khả năng tồn tại của probiotic, chất lượng phụ thuộc vào các thông số, độ ẩm 3-5% hay sử dụng để sản phẩm ổn định (Zayed & Roos, 2004)

Trang 19

Hình 1 Tương quan nhiệt độ ra và tỉ lệ sống sót của vi sinh vật trong sấy phun

V.2 Protectant (Chất bảo vệ)

− Chất bảo vệ ở những dạng khác nhau được thêm vào trước khi freeze-drying hoặc sấy phun để bảo vệ probiotic trong quá trình khử nước, bao gồm skim milk powder, whey protein, trehalose, glycerol, betaine, adonitol, sucrose, glucose, lactose và polymers như dextran and polyethylene glycol (Hubalek, 2003; Morgan, Herman, White, & Vesey, 2006)

Các cryoprotectants thích hợp được thêm vào môi trường trước khi lên men làm tăng sự thích nghi của probiotic với điều kiện xung quanh (Capela, Hay, & Shah, 2006) Vì các cryoprotectants thích hợp tích lũy trong tế bào và

sự thẩm thấu giữa môi trường trong và ngoài tế bào giảm xuống (Kets, Teunissen, & de Bont, 1996a)

Sử dụng gum acacia trong môi trường sấy phun, kết quả nâng cao khả

năng sống sót probiotic L paracasei NFBC 338; khi phát triển trong hỗn hợp

RSM (10% w/v) và gum acacia (10% w/v) trước khi sấy phun với nhiệt độ dòng khí ra 100 – 105oC thì khả năng sống sót tăng 10 lần so với tế bào kiểm tra (20% RSM) (Desmond, Ross, O’Callaghan, Fitzgerald, & Stanton, 2002) RSM là môi trường thích hợp để việc sấy phun canh trường probiotic hiệu quả (Ananta,Volkert, & Knorr, 2005)

− Protein trong sữa nguyên kem có thể bảo vệ tế bào khỏi tổn thương các thành phần của màng tế bào (Castro, Teixeira, & Kirby, 1995) Cách thức là phủ lớp protein ngoài thành tế bào, cùng với đó calci trong sữa làm tăng khả năng sống sót vi khuẩn sau khi khử nước (King & Su, 1993) Theo Corcoran et al (2004) cho rằng khi có mặt của prebiotics polydextrose và inulin trong môi trường sấy phun (RSM) không nâng cao khả năng tồn tại vi khuẩn hoặc bảo quản Khả năng

Trang 20