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

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC

I.KHÁI NIỆM

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:

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

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.

II.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 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.

II.1. Chủng lactobacillus

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

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 có hại

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

Giúp cho việc sinh ra hay hấp thu 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 chữa 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 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.

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

Tác dụng

Chúng có khả năng chống vi khuẩn listeria hiệu quả hơn các loài vi khuẩn khác.

L. casei làm tăng mức lưu thông IgA ở trẻ bị nhiễm rotavirus, do đó giúp giảm bệnh tiêu chảy do rotavirus gây nên.

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.

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, 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.

Vai trò:

Chúng làm tăng khả năng tiêu hóa của các sản phẩm sữa, các protein và sinh ra chất kháng sinh tự nhiên nhắm tới những vi khuẩn gây bệnh.

Chúng còn giúp củng cố các vi khuẩn có lợi khác, ngăn chặn các vi sinh vật không mong muốn, và tăng tính miễn dịch cơ thể.

Ứng dụng

Nó được các bác sĩ ở Bulgari dùng để chữa trị các bệnh rối loạn về tiêu hóa trong nhiều năm.

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.1.8. Một số chủng khác:

Lactobacillus sporogenes

Lactobacillus brevis

Lactobacillus lactis

Lactobacillus paracasei

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.

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 37^oC, có khả năng lên men đường glucose, lactose, galactose, maltose, dextrin.

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.

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.

II.3.3. Leuconostoc

Được sử dụng rộng rãi trong việc lên men các sản phẩm, tăng chất lượng dinh dưỡng.

Một số chủng sinh ra hương vi đặc trưng trong các sản phẩm sữa và rau quả lên men.

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):

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