quy trình sản xuất bột sữa chua probiotic bằng phương pháp sấy phun

quy trình sản xuất bột sữa chua probiotic bằng phương pháp sấy phun

MỤC LỤC

Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC

1 Lịch sử và định nghĩa probiotic: 4

1.1 Lịch sử probiotic……… ….4

1.2 Định nghĩa probiotic 5

1.3 Vai trò và cơ chế hoạt động của Probiotic 5

1.3.1 Vai trò của probiotic 5

1.4 Tiêu chuẩn lựa chọn chủng vi sinh vật probiotic .8

1.4.1 Các tiêu chí để lựa chọn các chủng probiotic 8

1.4.2.Các chủng vi khuẩn thường dùng làm probiotic 9

1.4.3 Chủng Lactobacillus 10

1.4.4 Loài lactobacilli 11

1.4.5 Lactobacillus acidophillus 11

1.4.6 Lactobacillus rhamnosus 12

1.4.7 Lactobacillus casei 12

1.4.8 Lactobacillus plantarum 13

1.4.9 Lactobacillus Bulgaricus 14

1.5 Loài Bifidobacterium 14

1.5.1 Bifidobacterium bifidium 15

1.5.2 Bifidobacterium longum 15

1.5.3 Bifidobacterium infantis 15

1.6 Các chủng vi khuẩn lactic khác 16

1.6.1 Lactococcus lactic 16

1.6.2 Streptococcus thermophilus 16

1.6.3 Leuconostoc 17

1.7 Các loài vi sinh vật khác 17

1.7.1 Enterococcus faecium 17

1.7.2 Bacillus subtilis 17

1.7.3 Escherichia coli (E coli) 17

1.7.4 Nấm men 18

2 Tác dụng của probiotic đến sức khỏe con người 18

2.1 Thủy phân lactose, tăng sự hấp thu lactose 18

2.2 Làm giảm một số bệnh đường tiêu hóa 18

2.3 Tác dụng ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh 19

2.4 Chống dị ứng thức ăn 20

2.5 Tổng hợp một số vitamin 20

2.6 Giảm cholesterol 20

2.7 Tăng cường hệ thống miễn dịch: 21

2.8 Ngăn chặn ung thư 22

2.9 Chống viêm nhiễm hệ thống niệu sinh dục – chống nấm Candida 22

3 Công thức chế phẩm probiotic 24

3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng probiotic trên thế giới và Việt nam 24

3.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm probiotic trên thế giới 24

3.1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm probiotic ở Việt nam 26

(xem lại format) CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH SẤY PHUN 1 Sấy 28

2 Sấy phun 28

2.1 Giới thiệu hệ thống sấy phun 30

2.2 Cơ cấu và phương pháp phun 31

2.3 Buồng và cơ chế sấy phun 32

2.4 Ưu và nhược điểm sấy phun 33

2.5 Các yếu tố gây chết tế bào vi sinh vật bởi sấy phun 33

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT SỮA CHUA 1 Giới thiệu chung bột sữa chua 37

2 Quy trình sản xuất sữa chua 40

2.1 Sơ đồ qui trình 40

2.2 Thuyết minh qui trình 41

2.2.1 Chuẩn hóa……… 41

2.2.2 Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô ………42

2.2.3 Bài khí ……… 42

2.2.4 Đồng hoá……… 42

3 Cấy giống vi khuẩn lactic 43

4 Hoạt hoá giống 43

5 Phối trộn 44

6 Rót sản phẩm 44

7 Lên men sửa chua 44

8 Sấy phun 44

9 Sản phẩm bột sữa chua 45

10 Bảo quản 45

KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

(chú ý, khi làm mục lục không để dấu hai chấm ở cuối đế mục, canh chỉnh format chưa đều)

Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC

1 Lịch sử và định nghĩa probiotic:

1.1 Lịch sử probiotic:

Những nghiên cứu về probiotic mới chỉ bắt đầu vào thế kỷ 20, Henry Tisser (1900), một bác sỹ người Pháp đã quan sát và thấy rằng phân của những đứa trẻ mắc bệnh tiêu chảy có ít vi khuẩn lạ hình trứng hoặc hình chữ Y hơn những đứa trẻ khỏe mạnh

Sau đó năm 1907,Elie Metchnikoff - người Nga, đạt giải Nobel–đã chứng minh

được rằng việc tiêu thụ Lactobacillus sẽ hạn chế các nội độc tố của hệ vi sinh vật đường

ruột Ông giải thích được điều bí ẩn về sức khỏe của những người Cô-dăc ở Bulgary, họsống rất khỏe mạnh và tuổi thọ có thể lên tới 115 tuổi hoặc hơn, nguyên nhân có thể làdo họ tiêu thụ rất lớn các sản phẩm sữa lên men, điều này được ông báo cáo trong sách “sự kéo dài cuộc sống” –The Prolongation of life (1908)

Có thể nói Tisser và Metchnikoff là người đầu tiên đưa ra những đề xuất mang tính khoa học về probiotic, làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về probiotic

Năm 1930, nhà khoa học người Nhật Minoru Shirota phân lập các vi khuẩn lactic từ phân của các em thiếu nhi khỏe mạnh Cùng năm đó, các nhà nghiên cứu Hoa

Kỳ đã chứng minh là Lactobacillus acidophilus có khả năng làm giảm bệnh táo bón

thường xuyên Các nhà khoa học đại học Havard phát hiện ra các vi khuẩn đường ruột đóng một vai trò quyết định trong quá trình tiêu hóa, giúp tiêu hóa thức ăn, cung cấp một số vitamin và các chất dinh dưỡng khác nhau mà cơ thể vật chủ không tự sản xuất

ra được Sau đó 5 năm, một trong các đồ uống lên men – đặt tên là “Yakult” từ sữa được cho là hỗ trợ sức khỏe đường ruột (intestinal health) được sản xuất Khái niệm chung probiotics được chấp nhận ở Châu Á trong nhiều năm khi các sản phẩm lên men

từ sữa probiotic đầu tiên được giới thiệu ở Châu Âu những năm của thập niên 80

Ngày nay, các sản phẩm probiotic có chứa Bifidobacteria hoặc Lactobacillus

được tiêu thụ rộng rãi và phổ biến trên khắp thế giới như những nguồn thực phẩm chínhgiúp tăng cường sức khỏe cho con người cũng như vật nuôi

1.2 Định nghĩa probiotic

Probiotics are “ live microorganisms which when administered in adequate amounts a 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 của 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

1.3 Vai trò và cơ chế hoạt động của Probiotic

1.3.1 Vai trò của probiotic

- 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

1.3.2 Cơ chế hoạt động

Có rất nhiều cách giải thích khác nhau về cơ chế tác động, nhưng phần lớn các tài liệu về probiotic đề cập đến ba khía cạnh sau: (1) cạnh tranh loại trừ; (2) đối kháng vi khuẩn; (3) điều chỉnh miển dịch (Steiner, 2006)

Cạnh tranh loại trừ là đặc tính đấu tranh sinh tồn điển hình của các vi sinhvật Hình thức cạnh tranh loại trừ thường thấy ở các vi sinh vật ruột là cạnh tranh vị trí bám dính Các vi sinh vật probiotic cư ngụ và nhân lên trong ruột, khóa chặt các

vị trí thụ cảm và ngăn cản sự bám dính của các vi sinh vật khác như E coli,

Salmonella Một số nấm men probiotic (Saccharomyces cereviese; S.boulardii)

không chỉ tranh vị trí bám dính của các vi khuẩn khác mà còn gắn kết các vi khuẩn

có roi (phần lớn là những vi khuẩn có hại) thông qua các cơ quan thụ cảm mannose

và đẩy chúng ra khỏi vị trí bám dính ở niêm mạc ruột (Czerucka và Rampal, 2002) Tuy nhiên, cạnh tranh dinh dưỡng là phương thức cạnh tranh khốc liệt nhất vì sự sinh sôi với số lượng lớn của một loài vi sinh vật nào đó là một đe dọa nghiêm trọngđối với các loài khác về nguồn cơ chất cho phát triển

Đồng thời với cạnh tranh loại trừ, các vi sinh vật probiotic còn sản sinh các chất kìm hãm vi khuẩn như lactoferrin, lysozym, hydrogen peroxide cũng như một số axit hữu cơ khác Các chất này gây tác động bất lợi lên vi khuẩn có hại chủ yếu là do sự giảm thấp pH trong ruột (Conway, 1996)

Cạnh tranh loại trừ: các sinh vật probiotic khóa chặt các vị trí thụ cảm do

đó loại trừ được các vi sinh vật gây bệnh

Các vi sinh vật probiotic

cư ngụ và nhân lên trong ruột, ngăn cản sự bám dính và phát triển của các

vi sinh vật gây bệnh

Hình 1.3.2 Minh hoạ cơ chế tác động của probiotic

Ruột là cơ quan miễn dịch lớn nhất ở động vật có vú Giữa hệ vi sinh vật ruột và hệ thống miễn dịch có mối tương tác đặc thù Năng lực miễn dịch thể dịch và miễn dịch tế bào của hệ thống miễn dịch đường ruột bị ảnh hưởng rất lớn bởi sự cân bằng của hệ vi sinh vật ruột (Cebra, 1999) Thông qua tương tác với hệ thống miễn dịchruột, các probiotic có thể điều chỉnh cả miễn dịch thụ động và chủ động hoặc cả hai Tác động điều chỉnh miễn dịch đặc hiệu của probiotic phụ thuộc vào chủng giống hoặc các loài vi khuẩn probiotic (Dugas và ctv, 1999) Tuy nhiên, cơ chế tác động của

probiotic đối với việc nâng cao chức năng miễn dịch vẫn còn chưa được hiểu biết đầy đủ.

1.4 Tiêu chuẩn lựa chọn chủng vi sinh vật probiotic

1.4.1 Các tiêu chí để lựa chọn các chủng probiotic

1.4.1.1 Về mặt sản xuất

- Có thể phát triển nhanh chóng với số lượng lớn trong điều kiện lên men đơn giản và rẻ

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

- Có thể sống sót qua quá trình li 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 45 0C cũngnhư chịu đựng được nồng độ ethanol và sodium clorine cao

1.4.1.2 Khả năng sống sót trong ruột

- Khả năng chịu được các dịch tiêu hóa+ Acid dạ dày và muối mật ảnh hưởng mạnh đến sự sống sót của visinh vật

+ Các chủng có khả năng phát triển và thực hiện qúa 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 tế bào bên trong đường ruột, chúng mới có khả năng cư trú tạm thời khoảng một thờigian 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 hoạt tính beta-galactosidase

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

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

1.4.1.4 Tính an toàn

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

1.4.2.Các chủng vi khuẩn thường dùng làm probiotic

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

chủ yếu thuộc Lactobacillus và Bifidobacterium , 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, gồm Lactobacillus casei, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus rhamnous,

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

Các chủng vi sinh vật khác

Bacillus subtilis Saccharomyces Boulardii

Saccharomyces Cerevisiae.

1.4.3 Chủng Lactobacillus

Hầu hết các vi sinh vật acid lactic đều thuộc họ lactobacillaceae và được sắp xếp vào 4 chi: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconotoc.

Đặc điểm chung+ Về mặt hình thái: vi khuần lactic có dạng lưỡng cầu, tứ cầu, liên cầu và dạng hình 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 sinhtrưởng 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 acidhữu cơ, diacetyl, hidrogen 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.

1.4.4 Loài lactobacilli

+ Lactobacilli sống chủ yêu ở ruột non với khoảng 102 – 105 cfu/ml ruột hồi, và ít hơn 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 bằng cách kích thích

hoạt động của lympho bào, các đại thực bào và giảm cytokine

1.4.5 Lactobacillus acidophillus

- 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 lại các vi sinh vật có hại

- Lên men cellobiose, galactose, laxctose, maltose và sucrose Không lên men được mannitol, melezitose, rhamnose, sorbitol và xyloseo.

- Giúp cho việc sinh ra hay hấp thụ vitamin B (folic acid, niacin) Giúp giảm cholesterol trong máu và giải được một số độc tố

- Nguồn cung cấp: sữa chua, có giá trị lâu dài trong việc chữ bệnh cũng như có những giá trị dinh dưỡng cần thiết

- Tác dụng chính của Lactobacillus acidophillus:

+ Sinh ra một số chất kháng sinh mạnh trong ruột bao gồm acidophilin, acidolin, lactocidin và becteriocin 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

1.4.6 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 virut 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

+ Sự 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

1.4.7 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

trọng 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

- 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 bính của E coli vào màng nhầy,

Lactobacillus plantarum làm giảm bớt 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.

+ 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.

- Ứng dụng:

+ 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, lúa mạch đen và trong men bia Do đó chúng giúp đỡ nhữngvấn đề vế tiêu hóa như đầy hơi

+ 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

1.5 Loài Bifidobacterium

- Bifidobacterium có chủ yếu 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 định cho đến khi về già thì số lượng giảm đi

- Một số tính chất chung của các loài thuộc Bifidobacterium:

+ Gram dương, kị khí, không chuyển động, không bào tử, catalase am

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

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

- Cho đến nay đã có 30 loài thuộc Bifidobacterium được phân lập

Bifidobacterium được sử dụng như các probiotic gồm Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium thermophilus, Bifidobacterium breve,…

1.5.1 Bifidobacterium bifidium

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

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

- Tăng miễn dịch cơ thể, đặc biệt liên quan đến sức khỏe 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

1.5.2 Bifidobacterium longum

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

- Ngăn chặn 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.

1.5.3 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 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 Bacteride 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 1.6 Các chủng vi khuẩn lactic khác

- Chúng sinh ra một số chất kháng sinh như nisin gây ra sự ức chế đối với

một số vi khuẩn gram dương.

1.6.2 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

- Streptococcus 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

1.7 Các loài vi sinh vật khác

1.7.1 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 của hầu hết thuốc kháng sinh nói chung

1.7.2 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 thốngruột

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

1.7.3 Escherichia coli (E coli)

- 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

1.7.4 Nấm men

- Loại nấm men có lợi cho đường ruột là Saccharomyces boulardii.

- Chúng được sử dụng để chữa trị tiêu chảy liên 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 các cách sau:

+ Saccharomyces 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 vi

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

2 Tác dụng của probiotic đến sức khỏe con người

2.1 Thủy phân lactose, tăng sự hấp thu lactose

- Suốt quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh ra enzyme lactase thủy phân

lactose thành glucose và galactose

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

2.2 Làm giảm một số bệnh đường tiêu hóa

- Bệnh ung loét:

+ Bệnh ung loét trong hệ thống tiêu hóa ( 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 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 vât gây bệnh

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

như samonella, E coli, Shingela.

2.3 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 làm 3 nhóm nhỏ trong đó có 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, lipit 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 bệnh.

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

2.4 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 di

ứng

2.5 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 acidophilus tổng hợp được các vitamin

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

2.6 Giảm cholesterol

- Vi khuẩn đường ruột chuyển cholesterol sang dạng khó hấp thụ hơn

(coprotanol) 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 choresterol khó hấpthu được vào máu thông qua các cơ chế chủ yếu sau:

- Hấp thụ một lương choresterol có mặt trong hệ thống ruột

- Tăng chuyển hóa choresterol thành chất khác và làm giảm sự hấp thu của chất này vào cơ thể.

- Giảm sự hấp thu choresterol của ruột và tăng sự bài tiết của phân

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

Nếu hàm lượng chất béo cao trong mỗi bữa ăn, gây ra sự tăng choresterol, 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

2.7 Tăng cường hệ thống miễn dịch:

- Miễn dịch là trạng thái bảo vệ đặc biệt của cơ thể sống chống lại các yếu tố gâybệnh (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 đặc 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 mặc ruột, đường hô hấp

và thực hiện chức năng chống vi khuẩn trên bề mặt niêm mạc ruột

- Các vi khuẩn 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 nhiễmkhuẩn bằng cách tiết những những chất độc để phân giải chúng hoặc bằng cách tiết IFN – gamma (một loại ktokine)

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

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

2.8 Ngăn chặn ung thư

- Cơ chế chung:

+ Kết hợp, ngăn chặn làm mất hoạt tính của các hoạt tính gây ung thư

+ Giảm hoạt tính 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 làm giảm các enzyme liên quan đến các tác nhân gây ung thư ( ß-gulucoronidase, azoreductase, nitroreductase và ß-glucosidse) 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

2.9 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 chấtkhác

- 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 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

Hình 1.2: Hình ảnh một số Probiotic

a: Bacillus licheniformis

b: Bacillus subtilis

3 Công thức chế phẩm probiotic

Bảng 2: Tóm tắt cơ chế tác động chủ yếu của các chủng probiotic lên vật chủ

- Sinh bacteriocin

- Cạnh tranh vị trí bám

- Sinh các peptit, kích thích hệ

thống miễn dịch của vật chủ

- Cạnh tranh dinh dưỡng và vị trí

bám vào biểu mô

- Sinh các axit hữu cơ, tăng hiệu

quả hấp thu chất dinh dưỡng

- Sinh enzym phân giải các cơ chất như tinh bột, xenluloza;

kích thích tiêu hoá

- Sinh axit hữu cơ, kíchthích tiêu hoá

- Hấp thu chất độc và cạnh tranh dinh dưỡng,

vị trí bám trên biểu mô với vi sinh vật gây bệnh

3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng probiotic trên thế giới và Việt nam 3.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm probiotic trên thế giới

Việc sử dụng thực phẩm có probiotic (hoặc như 1 thành phần tự nhiên của thực phẩm hoặc thực phẩm đã lên men) đã được biết đến từ lâu, nhưng việc nghiên cứu hệ visinh vật đường ruột và sử dụng probiotic mới thực sự phát triển từ những năm 80 của thể kỷ 20 (Patterson và ctv, 2003) Những nghiên cứu phân loại và đặc điểm của quần thể vi sinh vật đường ruột ở người và động vật được tiến hành bởi Savage (1987); Vahjen và ctv (1998); Apajalahti và ctv (1998); Vander Wielen và ctv (2000) đã cho