Tổng quan về thực phẩm probiotics

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH ------------o0o----------- KHOAÙ LUAÄN TOÁT NGHIEÄP TOÅNG QUAN VEÀ THÖÏC PHAÅM PROBIOTIC Chuyeân nghaønh: Coâng Ngheä Sinh Hoïc Maõ soá nghaønh: C73 GVHD: TS. NGUYEÃN HOAØI HÖÔNG SVTH: CAO THÒ KIM YEÁN Tp. Hoà Chí Minh, thaùng 07 naêm 2010. LÔØI CAÛM ÔN Xin ñöôïc toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán TS. Nguyeãn Hoaøi Höông ngöôøi ñaõ khôi gôïi cho toâi ñeà taøi vaø ñaõ höôùng daãn taän tình chu ñaùo, taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho toâi hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy. Chaân thaønh caûm ôn taát caû quyù thaày coâ tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Thaønh Phoá Hoà Chí Minh ñaõ taän tình daïy doã toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp taïi tröôøng, ñaëc bieät caùc thaày coâ Khoa Moâi Tröôøng vaø Coâng Ngheä Sinh Hoïc ñaõ truyeàn ñaït cho toâi nhöõng kieán thöùc quyù giaù veà chuyeân moân. Vôùi taát caû loøng yeâu thöông vaø kính troïng con xin caûm ôn ba meï ñaõ ñoäng vieân vaø taïo moïi ñieàu kieän cho con hoïc taäp trong thôøi gian qua. Vaø toâi cuõng xin caûm ôn baïn beø thaân thöông ñaõ ñoäng vieân gaén boù vôùi toâi trong nhöõng naêm thaùng hoïc taäp. Tp. Hoà Chí Minh, Thaùng 07 naêm 2010 Cao Thò Kim YeánMUÏC LUÏC Trang phuï bìa Muïc luïc Danh muïc caùc chöõ vieát taét Danh muïc caùc baûng Danh muïc caùc hình Trang LÔØI MÔÛ ÑAÀU 1 CHÖÔNG I: ÑAËT VAÁN ÑEÀ 2 1.1. ÑAËT VAÁN ÑEÀ 3 1.2. MUÏC ÑÍCH 4 1.3. NOÄI DUNG 4 CHÖÔNG II: TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 5 2.1. TOÅNG QUAN VEÀ VI SINH VAÄT PROBIOTIC 6 2.1.1. ÑAËC ÑIEÅM CHUNG 6 2.1.1.1. Leân men lactic ñoàng hình 7 2.1.1.2. Leân men lactic dò hình 8 2.1.2. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN VI SINH VAÄT PROBIOTIC 9 2.1.2.1. AÛnh höôûng cuûa quaù trình tieâu hoùa ôû daï daø 9 2.1.2.2. AÛnh höôûng cuûa caùc yeáu toá trong moâi tröôøng ruoät 9 2.1.2.3. AÛnh höôûng cuûa prebiotic 10 2.1.2.4. AÛnh höôûng trong quy trình saûn xuaát taïo cheá phaåm probiotic 11 2.1.3. TIEÂU CHUAÅN XAÙC ÑÒNH VI SINH VAÄT PROBIOTIC 12 2.1.4. CÔ CHEÁ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTIC 14 2.1.4.1. Khaû naêng keát baùm treân bieåu moâ ruoät 14 2.1.4.2. Toång hôïp caùc chaát coù hoaït tính khaùng vi sinh vaät 16 2.1.5. VAI TROØ CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTICS 24 2.1.5.1. Lôïi ích veà dinh döôõng 25 2.1.5.2. Gia taêng khaû naêng tieâu hoùa Lactose 25 2.1.5.3.Laøm giaûm Cholesterol trong maùu 25 2.1.5.4. Caûi thieän söï chuyeån ñoäng cuûa ruoät 26 2.1.5.5. Ngaên chaën vaø xöû lí nhieãm khuaån Helicobacter pylori 26 2.1.6. ÖÙNG DUÏNG CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTICS 26 2.1.6.1. Trong coâng nghieäp thöïc phaåm 26 2.1.6.2. Coâng nghieäp hoùa chaát 27 2.1.6.3. Ứng dụng trong nông nghiệp và môi trường.....................................28 2.1.6.4. ÖÙng duïng trong y hoïc 29 2.2. TOÅNG QUAN VEÀ THÖÏC PHAÅM PROBIOTIC 29 2.2.1. ÑÒNH NGHÓA BAÈNG THÖÏC PHAÅM CHÖÙC NAÊNG 29 2.2.2. CAÙC DAÏNG THÖÏC PHAÅM CHÖÙC NAÊNG 30 2.2.2.1. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng boå sung vitamin vaø khoaùng chaát 30 2.2.2.2. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng daïng vieân 30 2.2.2.3. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng “khoâng beùo” , “khoâng ñöôøng”, “giaûm naêng löôïng” 30 2.2.2.4. Nhoùm caùc loaïi giaûi khaùt vaø taêng löïc 31 2.2.2.5. Nhoùm thöïc phaåm giaøu chaát xô tieâu hoùa 31 2.2.2.6. Nhoùm caùc chaát taêng cöôøng chöùc naêng ñöôøng ruoät 31 2.2.2.7. Nhoùm thöïc phaåm chöù naêng ñaëc bieät 31 2.2.3. BOÅ SUNG VI SINH VAÄT PROBIOTICS VAØO THÖÏC PHAÅM 33 2.2.4. CAÙC DAÏNG THÖÏC PHAÅM PROBIOTIC TREÂN THEÁ GIÔÙI 34 2.2.5. THÒ TRÖÔØNG PROBIOTICS VAØ TRIEÅN VOÏNG PHAÙT TRIEÅN 37 2.3. PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN LAÄP TUYEÅN CHOÏN VI SINH VAÄT PROBIOTIC 39 2.3.1. PHAÂN LAÄP CHUÛNG THUAÀN KHIEÁT BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP TRAÛI 40 2.3.2. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑÒNH DANH VI KHUAÅN LACTIC 40 2.3.2.1. Ñònh tính nhuoäm Gram 40 2.3.2.3. Phöông phaùp nhuoäm baøo töû 41 2.3.2.4. Phöông phaùp thöû Catalase 42 2.3.2.5. Phöông phaùp khaûo saùt ñaëc tính sinh acid 43 2.3.2.6. Phöông phaùp kieåm tra khaû naêng di ñoäng 44 2.3.2.9. Phöông phaùp khaûo saùt khaû naêng sinh bacteriocin 45 2.3.2.8. Phöông phaùp khaûo saùt khaû naêng khaùng khuaån 45 2.3.2.10. Phöông phaùp xaùc ñònh nhanh vi sinh vaät probiotics baèng PCR (Polymerase Chain Reaction). 46 2.4. QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT SÖÕA UOÁNG PROBIOTIC CUÛA COÂNG TY YAKULT. 52 2.4.1. NGUYEÂN LIEÄU LEÂN MEN 52 2.4.2. NGUYEÂN LIEÄU ÑOÙNG GOÙI 53 2.4.3. QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT 54 2.5. PHÖÔNG PHAÙP KIEÅM TRA CHAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM 59 2.5.1. KYÕ THUAÄT PHAÂN TÍCH CAÛM QUAN THÖÏC PHAÅM 59 2.5.2. TIEÂU CHUAÅN HOÙA LYÙ 60 2.5.3. PHÖÔNG PHAÙP XAÙC ÑÒNH CHÆ TIEÂU VI SINH 61 2.5.3.1. Phöông phaùp xaùc ñònh vi sinh vaät toång soá hieáu khí 61 2.5.3.2. Phöông phaùp xaùc ñònh toång soá Coliforms 63 2.5.3.3. Phöông phaùp ñònh tính E. coli 64 2.5.3.4. Ñònh löôïng Starphilococcus aureus 66 2.5.3.5. Xaùc ñònh Salmonella 67 2.5.3. PHÖÔNG PHAÙP ÑÒNH LÖÔÏNG ACID LACTIC 68 2.5.4. PHÖÔNG PHAÙP XAÙC ÑÒNH HOAÏT TÍNH BACTERIOCIN 69 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................71 3.1. KẾT LUẬN ……………………………………………………………………72 3.2. KIẾN NGHỊ…………………………………...……………………………….73 Taøi lieäu tham khaûoPhụ lục DANH MUÏC CAÙC CHÖÕ VIEÁT TAÉT MRS Deman – Rogosa – Sharpe. PCR Polymerase Chain Reaction – Phaûn öùng toång hôïp daây chuyeàn. DNA Desoxyribonucleic Acid SDS-PAGE Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis – Ñieän di treân gel polyacrylamide coù SDS. LAB Lactic acid bacteria – Vi khuaån lactic. Lb. Lactobacillus. Lc. Lactococcus. L. Listeria. E. Coli Escherichia coli. S. Streptococcus. P. Pediococcus. St Staphilococcus. DANH MUÏC CAÙC BAÛNG Trang Baûng 2.1. Danh saùch bacteriocin do LAB toång hôïp vaø hoaït tính khaùng khuaån cuûa chuùng (Piard, 1992) 21 Baûng 2.2.2. Heä thoáng phaân loaïi thực phẩm probiotic trên thị trường theo hệ thống phân loai FOSHU (Food for Specific Health Use) 32 Baûng 2.2.3. Moät soá thöïc phaåm probiotics boå sung vi khuaån Lactobacillus hoaëc keát hôïp vôùi moät soá vi khuaån lactis khaùc 34 Baûng 2.2.4 Caùc daïng thöïc phaåm leân men treân theá giôùi söû duïng Lactobacillus hoaëc keát hôïp vôùi caùc vi khuaån khaùc. 36 Baûng 2.5.1. Tieâu chuaån caûm quan ñoái vôùi saûn phaåm söõa chua Yoghurt ( TCVN 7030:2002) 60 Baûng 2.5.2. Tieâu chuaån hoùa lyù ñoái vôùi saûn phaåm söõa chua Yoghurt ( TCVN 7030:2002) 60 Baûng 2.5.3. Tieâu chuaån vi sinh ñoái vôùi saûn phaåm söõa chua Yoghurt( TCVN 7030:2002) 61 DANH MUÏC CAÙC HÌNH Trang Hình 2.1.1. Gôùi thieäu moät soá vi sinh vaät coù hoaït tính probiotics 7 Hình 2.1.4.1. Taùc ñoäng cuûa Probiotic trong ñöôøng tieâu hoùa (Davis CP, 1996) 15 Hình 2.1.4.2. Cô cheá khaùng vi sinh vaät cuûa bacteriocin 19 Hinh 2.3. Sô ñoà phaân laäp vaø ñònh danh vi khuaån leân men lactic ñeán caáp gioáng baèng phöông phaùp coå ñieån (theo Bergey,s Manual, 1957.) 39 Hình 2.4.1.2. Giôùi thieäu chuûng vi khuaån söû duïng trong quaù trình saûn xuaát 52 Hình 2.4.1.3. Söõa boät gaày 52 Hình 2.4.1.4. Ñöôøng Glusose 52 Hình 2.4.1.5. Ñöôøng caùt traéng 52 Hình 2.4.2.1. Nhöïa polystyren 53 Hình 2.4.2.2. Phoâi nhöïa 53 Hình 2.4.2.3. Naép nhoâm 53 Hình 2.4.2.4. Phoâi nhoâm 53 Hình 2.4.2.5. Bao bì (nhöïa Opp) 53 Hình 2.4.3.. Quy trình saûn xuaát söõa uoáng leân men Yakult 54 Hình 2.4.3.1. Sô ñoà thuyeát trình quy trình saûn xuaát söõa uoáng leân men Yakult 56 Hình 2.4.3.2. Giới thiệu một hình ảnh trong quá trình sản xuất sữa uống lên men Yakult (nguôn Công Ty TNHH Yakult)……………………………………………57 LÔØI MÔÛ ÑAÀU Söùc khoûe con ngöôøi, heä vi sinh vaät ñöôøng ruoät vaø beänh taät luoân laø vaán ñeà ñöôïc moïi ngöôøi quan taâm. Trong heä vi khuaån ñöôøng ruoät coù hai loaïi ñoù laø vi khuaån coù lôïi vaø vi khuaån coù haïi. Söï hieän dieän cuûa vi khuaån coù lôïi trong ñöôøng ruoät laø moät yeáu toá voâ cuøng quan troïng, khi vi khuaån coù lôïi caân baèng hoaëc chieám öu theá seõ taïo caùc aûnh höôûng toát cho söùc khoûe khoâng chæ cho chöùc naêng tieâu hoùa thöùc aên, baøi tieát, chuyeån hoùa maø coøn lieân quan ñeán söï toång hôïp caùc yeáu toá vi löôïng, caùc noäi tieát toá ñöôøng ruoät vaø ñaëc bieät laø caùc chaát khaùng sinh töï nhieân giuùp con ngöôøi choáng laïi moät soá beänh taät. Ngaøy nay vôùi söï phaùt trieån khoâng ngöøng cuûa khoa hoïc vaø kyõ thuaät, cuøng vôùi nhu caàu soáng ngaøy caøng naâng cao cuûa con ngöôøi vì vaäy vieäc tieâu thuï saûn phaåm coù chaát löôïng cao vaø ñaûm baûo caùc tính naêng boå döôõng laø ñieàu caàn thieát. Do vaäy vaán ñeà tìm hieåu vaø nghieân cöùu veà thöïc phaåm probiotics ñang caàn ñöôïc quan taâm nhieàu hôn. Khi bieát ñöôïc caùc yeáu toá nhö sinh lyù, sinh hoùa, con ñöôøng trao ñoåi chaát cuûa vi sinh vaät probiotics hay caùc taùc nhaân coù theå laøm aûnh höôûng ñeán chuùng thì hieäu quaû cuûa quaù trình saûn xuaát seõ taêng ñoàng thôøi giaûm chi phí vaän haønh vaø thôøi gian saûn xuaát. CHÖÔNG I: ÑAËT VAÁN ÑEÀ 1.1. ÑAËT VAÁN ÑEÀ Vieäc söû duïng vi sinh vaät soáng nhaèm taêng cöôøng söùc khoûe con ngöôùi khoâng phaûi laø môùi. Töø haøng nghìn naêm veà tröôùc, khi chöa tìm ra thuoác khaùng sinh, con ngöôøi ñaõ bieát tieâu thuï caùc thöïc phaåm chöùa vi sinh vaät soáng coù lôïi nhö caùc saûn phaåm leân men coù nguoàn goác töø söõa. Theo Ayurveda, moät trong nhöõng ngaønh y hoïc laâu ñôøi nhaát khoaûng 2500 naêm tröôùc coâng nguyeân, söï tieâu thuï söõa chua (1 saûn phaåm söõa leân men) ñaõ ñöôïc uûng hoä ñeå duy trì söùc khoûe toát (Chopra vaø Doiphode, 2002). Caùc vi khuaån coù lôïi trong ruoät taïo aûnh höôûng toát cho cô theå baèng caùch ngaên caûn caùc khoái ung thö, laøm baát hoaït caùc virus, taïo ra caùc enzyme vaø caùc khaùng theå töï nhieân, laøm giaûm cholesterol... Beân caïnh ñoù chuùng coøn coù theå öùc cheá söï taêng tröôûng cuûa caùc vi khuaån coù haïi qua vieäc tieát ra moâi tröôøng caùc acid höõu cô, caùc chaát khaùng khuaån, ñaëc bieät laø söï taïo thaønh bacteriocin. Trong khi ñoù caùc vi khuaån coù haïi laïi taïo ra caùc saûn phaåm coù haïi cho vaät chuû nhö caùc ñoäc toá vaø caùc chaát gaây ung thö. Khi caùc vi khuaån coù haïi naøy chieám öu theá, seõ caïnh tranh caùc chaát dinh döôõng vôùi teá baøo vaät chuû vaø ñoàng thôøi noàng ñoä caùc chaát coù haïi taêng leân. Caùc chaát naøy ñoâi khi khoâng taùc ñoäng ngay laäp töùc maø coù theå tích luõy trong cô theå vaät chuû theo thôøi gian, vì vaäy chuùng ñöôïc xem nhö laø laø caùc yeáu toá gaây ra söï laõo hoùa, ung thö, xô vöõa ñoäng maïch, giaûm khaû naêng mieãn dòch... Ngoaøi ra, caùc roái loaïn chöùc naêng nhu ñoäng ruoät, phaãu thuaät daï daøy, caùc beänh gan thaän, roái loaïn chöùc naêng mieãn dòch, ung thö, söû duïng thuoác khaùng sinh, cheá ñoä aên uoáng thieáu caùc chaát dinh döôõng... taïo ñieàu kieän cho vi khuaån coù haïi phaùt trieån maïnh gaây maát caân baèng heä vi sinh ñöôøng ruoät. Tuy nhieân, söï caân baèng cuûa heä vi sinh vaät ñöôøng ruoät coù theå ñöôïc duy trì hoaëc phuïc hoài baèng moät cheá ñoä aên uoáng hôïp lyù hay söû duïng caùc cheá phaåm chöùa vi sinh vaät soáng goïi laø probiotics. Probiotic laø moät loaïi saûn phaåm chöùa vi sinh vaät soáng trong thaønh phaàn ñoà aên thöùc uoáng, khi tieâu thuï loaïi saûn phaåm naøy seõ coù aûnh höôûng toát ñeán söùc khoûe vaät chuû nhö ñieàu hoøa heä thoáng mieãn dòch, ñoàng thôøi caûi thieän caân baèng dinh döôõng vaø caân baèng vi sinh trong boä maùy daï daøy- ruoät. 1.2. MUÏC ÑÍCH Muïc ñích cuûa khoùa luaän naøy laø tìm hieåu veà thöïc phaåm chöùa caùc vi sinh vaät coù hoaït tính probiotic vaø quy trình saûn xuaát thöïc phaåm probiotic. 1.3. NOÄI DUNG Noäi dung chính cuûa khoùa luaän naøy goàm caùc phaàn nhö sau: Chöông I: Ñaët vaán ñeà Chöông II: Toång quan taøi lieäu 2.1. Toång quan veà vi sinh vaät probiotic. 2.2. Toång quan veà thöïc phaåm probiotic. 2.3. Phöông phaùp phaân laäp tuyeån choïn vi sinh vaät probiotic. 2.4. Quy trình saûn xuaát söõa uoáng probiotic cuûa Coâng ty Yakult. 2.5. Phöông phaùp kieåm tra chaát löôïng saûn phaåm. Chöông III: Keát luaän vaø kieán nghò CHÖÔNG II: TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 2.1. TOÅNG QUAN VEÀ VI SINH VAÄT PROBIOTIC 2.1.1. ÑAËC ÑIEÅM CHUNG Vi sinh vaät probiotic coù theå tìm thaáy ôû nhieàu nôi nhö ôû caùc cô chaát chöùa carbohydrat, caùc moâi tröôøng khaùc nhau nhö maøng nieâm maïc ngöôøi vaø gia suùc (khoang buïng, ruoät vaø aâm ñaïo), ôû thöïc vaät hoaëc caùc vaät lieäu coù nguoàn goác thöïc vaät, trong phaân vaø thöïc phaåm leân men. Vi sinh vaät probiotics thöôøng laø caùc vi khuaån lactic thuoäc hoï Lactobacterianceae, chuùng ñöôïc phaân thaønh caùc gioáng nhö: Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus, Leuconstoc [18]. Ñaây laø nhöõng tröïc khuaån, caàu khuaån khoâng taïo baøo töû vaø haàu heát khoâng di ñoäng, hoâ haáp tuøy tieän. Chuùng coù khaû naêng leân men nhieàu loaïi ñöôøng ñôn vaø ñöôøng ñoâi nhöng khoâng coù khaû naêng leân men caùc loaïi glucid phöùc taïp vaø tinh boät. Moâi tröôøng sinh tröôûng cuûa vi khuaån lactic ngoaøi glucid, muoái amonium, coøn caàn vitamin nhoùm B, vitamin nhoùm H, folic acid, nicotinic acid vaø caùc amino acid. Ñeå vi khuaån lactic hoaït ñoäng toát nhaát trong quaù trình leân men thì phaûi ñaït ñieàu kieän pH töø 5,5 ÷ 6, khoaûng nhieät ñoä thích hôïp 100C ÷ 400C [63]. Lactobacillus casei. Streptococcus lactis. Lactobacillus bulgaricus. Streptococcus cremorie. Hình 2.1.1. Gôùi thieäu moät soá vi sinh vaät coù hoaït tính probiotics. Len men lactic laø moät trong nhöõng loaïi hình leân men phaùt trieån nhaát trong thieân nhieân. Acid lactic ñöôïc taïo ra töø quaù trình chuyeån hoùa kò khí ñöôøng nhôø caùc vi khuaån lactic nhö Bacterium lactis hay Streptococcus lactis... nhaèm öùc cheá söï phaùt trieån cuûa caùc vi khuaån coù haïi. Ngöôøi ta döïa vaøo quaù trình leân men vaø caùc cô cheá haït ñoäng khaùc nhau cuûa caùc vi khuaån lactic cho ra saûn phaåm chính , phuï khaùc nhau töø ñoù chia vi khuaån lactic thaønh hai loaïi: vi khuaån lactic leân men ñoàng hình vaø dò hình. 2.1.1.1. Leân men lactic ñoàng hình Acid lactic taïo thaønh chieám hôn 90%. Chæ moät löôïng nhoû pyruvate bò khöû cacbon ñeå taïo thaønh acid acetic, ethanol, acetone vaø CO2. Löôïng saûn phaåm phuï taïo thaønh phuï thuoäc vaøo söï coù maët cuûa O2. Moät vaøi ñaïi dieän: + Lactobacillus casei: Ñaây laø nhöõng tröïc khuaån raát ngaén gaây chua söõa töï nhieân. Yeám khí tuøy tieän, leân men toát glucose, maltose, lactose taïo ra moâi tröôøng coù töø 0,8 ÷ 1% acid lactic. Ôû ñieàu kieän bình thöôøng gaây chua söõa trong voøng 10 ñeán 12 giôø, nguoàn N2 cho vi khuaån naøy laø peptone. Nhieät ñoä toái thieåu cho chuùng phaùt trieån laø 100C toái öu laø 350C vaø toái ña laø 450C, chuùng phaân huûy cazein vaø gelatin raát yeáu. + Streotococcus cremoris: Thöôøng taïo thaønh chuoãi daøi, phaùt trieån ôû nhieät ñoä thaáp hôn Lactobacterium casei, nhieät ñoä toái öu töø 250C ÷ 300C, leân men glucose vaø galactose. + Lactobacterium bulgaricus: Ñaây laø tröïc khuaån raát daøi, nhieät ñoä phaùt trieån toái öu laø 200C, coù khaû naêng leân men glucose, lactose. Coù khaû naêng taïo ñoä acid cao (3,7% acid lactic). + Lactobacterium delbruckii: Thöôøng gaëp treân haït daïi maïch, ñaây laø tröïc khuaån lôùn. Trong quaù trình phaùt trieån chuùng coù khaû naêng taïo thaønh sôïi. Nhieät ñoä phaùt trieån toái öu töø 450C ÷ 500C, söï khaùc bieät giöõa Lactobacterium delbruckii ñoáivôùi nhöõng loaøi khaùc nhö Lactobacterium bulgaricus; Streptococcus cremoris; Lactobacterium casei... laø chuùng khoâng coù khaû naêng leân men ñöôøng lactose vì vaäy chuùng khoâng ñöôïc duøng trong cheá bieán söõa. + Lactobacterium cueumerisfermenti: Thöôøng tìm thaáy trong söõa uû chua. Laø tröïc khuaån khoâng di ñoäng, thöôøng taïo thaønh teá baøo ñôn vaø coù khi taïo thaønh chuoãi trong quaù trình leân men. Khaû naêng taïo acid toái ña trong moâi tröôøng töø 0,9% ÷ 1,2%. 2.1.1.2. Leân men lactic dò hình Leân men lactic dò hình (khoâng ñieån hình) 50% löôïng ñöôøng taïo thaønh acid lactic, ngoaøi ra coøn coù caùc saûn phaåm phuï khaùc nhö acid acetic, ethanol, CO2. Caùc saûn phaåm phuï töông taùc vôùi nhau taïo thaønh ester coù muøi thôm. Moät vaøi ñaïi dieän: + Streptobacterium hassicefermentatae: Leân men rau caûi chua taïo thaønh acid lactic, acid axetic, röôïu etylic vaø CO2. Leân men ñöôøng saccharose toát hôn ñöôøng lactose. + Lactobacterium lycopersici: Laø tröïc khuaån Gram +, sinh hôi vaø coù khaû naêng taïo baøo töû, teá baøo sinh döôõng thöôøng cheát ôû nhieät ñoä 800C. Khi leân men chuùng taïo thaønh acid lactic, röôïu etylic, acid axetic vaø CO2. 2.1.2. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN VI SINH VAÄT PROBIOTIC 2.1.2.1. AÛnh höôûng cuûa quaù trình tieâu hoùa ôû daï daøy Vi khuaån töø thöïc phaåm vaø moâi ttröôøng vaøo mieäng ñöôïc röõa troâi vôùi nöôùc boït roài vaøo daï daøy. Haàu heát vi khuaån bò tieâu dieät trong daï daøy bôûi acid daï daøy vaø caùc enzyme tieâu hoùa trong dòch vò. Dòch vò ñöôïc tieát vaøo moãi ngaøy khoaûng 1,5- 2lít. pH cuûa daï daøy cuûa treû sô sinh töø 3.8- 5.8, ôû ngöôøi lôùn pH töø 1.5- 2. Thaønh phaàn chuû yeáu goàm: nöôùc, acid HCl; caùc enzyme: pepsin, lipase vaø prezue (men söõa coù ôû treû coøn buù). Trong heä thoáng daï daøy ruoät thì acid daï daøy laø boä maùy phoøng veä chính cuûa vaät chuû choáng laïi söï laây nhieãm nhöõng vi khuaãn gaây beänh töø con ñöôøng aên uoáng. Acid dòch vò cuõng goùp phaàn quan troïng trong vieäc duy trì moät löôïng nhoû vi khuaån trong phaàn treân cuûa ruoät non, bôûi vì chæ nhöõng vi sinh vaät khaùng laïi acid toát nhaát môùi coù theå soáng soùt khi ñi qua daï daøy. 2.1.2.2. AÛnh höôûng cuûa caùc yeáu toá trong moâi tröôøng ruoät Trong moâi tröôøng ruoät dòch maät vaø caùc enzyme tieâu hoùa taùc ñoäng leân heä vi sinh vaät ñöôøng ruoät trong ñoù coù dòch maät laø yeáu toá quan troïng nhaát. Cô cheá taùc ñoäng cuûa dòch maät ñoái vôùi vi khuaån laø phaân chia lôùp ñoâi lipid khi maøng tieáp xuùc vôùi dòch maät laøm maát söï nguyeân veïn cuûa maøng vaø hình thaønh hoãn hôïp chuoãi phaân töû. Trong dòch maät thì muoái maät laø thaønh phaàn chính taùc ñoäng leân vi khuaån. Muoái maät laø muoái natri cuûa caùc acid maät vaø chuùng ñöôïc toång hôïp töø cholesterol. Muoái maät ñöôïc taïo thaønh trong gan, löu tröõ trong tuùi maät vaø vaän chuyeån qua oáng maät ñeán ruoät non khi thöïc phaåm ñöôïc chuyeån qua. Muoái maät laø steroid ñöôïc söû duïng ñeå nhuõ hoùa lipid. Khi thöïc phaåm ñöôïc chuyeån qua ruoät muoái maät nhuõ hoùa môõ vaø haáp thu chuùng qua thaønh ruoät non. Ngoaøi ra aùc chuyeån ñoäng cuûa ruoät cuõng aûnh höôûng khaû naêng cö truù cuûa vi khuaån trong ruoät. Neáu vi khuaån khoâng keát baùm ñöôïc vaøo nieâm maïc ruoät thì caùc loaïi chuyeån ñoäng ruoät seõ nhanh choùng ñaøo thaûi chuùng ra ngoaøi. 2.1.2.3. AÛnh höôûng cuûa prebiotic Prebiotic laø nhöõng thaønh phaàn khoâng theå tieâu hoùa ñöôïc coù trong thöùc aên, chuùng coù aûnh höôûng toát cho cô theå baèng vieäc kích thích coù choïn loïc söï taêng tröôûng vaø hoaït ñoäng cuûa moät soá loaøi vi khuaån ñaõ coù trong ruoät giaø, vì theá caûi thieän söùc khoûe cho cô theå. Prebiotic trong thöùc aên coù theå ñieàu hoøa ñaùng keå heä vi sinh ñöôøng ruoät baèng caùch taêng moät soá loaøi vi khuaån ñaëc bieät vaø nhö theá laøm thay ñoåi soá löôïng cuûa caùc thaønh phaàn trong heä vi sinh. Nhìn chung nhöõng oligosaccharid khoâng tieâu hoùa ñöôïc vaø moät soá fructo-oligosaccharide laø prebiotic. Prebiotic ñieàu hoøa söï trao ñoåi lipid chuû yeáu qua söï leân men caùc saûn phaåm. Nhöõng aûnh höôûng coù lôïi cuûa prebiotic coù leõ töø söï öùc cheá nhöõng vi khuaån coù haïi hoaëc kích thích nhöõng vi khuaån coù lôïi cho söùc khoûe cuûa cô theå. Nhöõng oligosacccharid khoâng tieâu hoùa ñöôïc bao goàm: chicory fructooligosaccharid (moät thaønh phaàn thöïc phaåm töï nhieân); chuoãi ngaén fructooligosaccharid (saûn phaåm thuûy phaân bôûi enzyme cuûa cô chaát sucrose vaø lactose); oligosaccharid cuûa ñaäu naønh vaø polydextro hoaëc polydextrin (laø saûn phaåm sau khi xöû lí carbohydrate vôùi hoùa chaát. Chicory fructooligosaccharid coù theå xem nhö laø thaønh phaàn trung tính. Beân caïnh hoaït ñoäng kích thích vi khuaån coù lôïi, hôïp chaát chicory coøn coù theå gaây ra nhieàu hoaït ñoäng chöùc naêng khaùc bao goàm söï ñieàu hoøa nhöõng thoâng soá lyù hoùa cuûa söï tieâu hoùa cuõng nhö caûi thieän giaù trò sinh hoïc cuûa nhöõng chaát khoaùng caàn tieát vaø laøm giaûm triglyceridemia baèng vieäc giaûm taïo môõ trong gan. Caû hai loaïi (probiotic vaø prebiotic) boå sung töông öùng vôùi söï coá gaéng taùi taïo laïi heä vi sinh ruoät ñeå caùc thaønh phaàn vi sinh taùc ñoäng qua laïi moät caùch coù lôïi hôn choáng laïi nhöõng aûnh höôûng coù haïi do thoùi quen aên uoáng vaø aùp löïc moâi tröôøng daãn ñeán. 2.1.2.4. AÛnh höôûng trong quy trình saûn xuaát taïo cheá phaåm probiotic a) Quaù trình leân men Trong quaù trình leân men yeáu toá aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán sinh khoái cuûa cuoái cuøng laø thaønh phaàn moâi tröôøng nuoâi caáy. Ngoaøi caùc yeáu toá moâi tröôøng vaø ñieàu kieän nuoâi caáy nhö pH, nhieät ñoä, oxy cuõng aûnh höôûng leân naêng suaát sinh khoái cuûa saûn phaåm. Thoâng thöôøng LAB coù khaû naêng taêng sinh khoái toát ôû pH trung tính, 370C trong ñieàu kieän yeám khí khoâng baét buoäc neân khoâng coù nhu caáu suïc khí. Saûn phaåm do LAB toång tích luõy trong moâi tröôøng leân men nhö acid höõu cô coù theå öùc cheá taêng tröôûng vaø nhanh choùng daãn ñeán pha cheát. Sau cuøng chính noàng ñoä teá baøo aûnh höôûng leân khoái löôïng bacteriocin ñöôïc toång hôïp theo cô cheá goïi laø bieåu hieän gen phuï thuoäc vaøo noàng ñoä teá baøo (Cotter et al., 2005). Ñeán löôït khoái löôïng bacterriocin quyeát ñònh hoaït tính khaùng vi sinh vaät cuûa probiotic. b) Caùc quaù trình thu hoài saûn phaåm Caùc quaù trình thu hoài saûn phaåm leân men thu sinh khoái bao goàn taùch pha raén/ loûng (ly taâm) vaø taùch aåm ñeå thu ñöôïc saûn phaåm cuoái cuøng laø pha raén. Cô cheá gaây toån thöông cho quaù trình naøy laø do nhieät (saáy phun), laïnh (saáy ñoâng khoâ) vaø tình traïng maát nöôùc cuûa teá baøo (Santivarangkna et al., 2008). i) Toån thöông do nhieät saûy ra khi saáy phun Vi khuaån LAB khoâng sinh baøo töû neân raát deã bò toån thöông do nhieät khi saáy phun. Trong quaù trình saáy phun giai ñoaïn ñaàu laø giai ñoaïn phun huyeàn phuø teá baøo vi khuaån, nhieät ñoä chöa leân quaù cao vì ñaây laø giai ñoaïn nöôùc bay hôi. Giai ñoaïn tieáp theo laø giai ñoaïn rôi trong buoàng saáy, caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán tæ leä soáng soùt: nhieät ñoä khí vaøo vaø ra, thôøi gian löu vaø toác ñoä bôm nhu ñoäng. Nhieät ñoä vi khuaån khi rôøi khoûi buoàng saáy ñöôïc coi laø thoâng soá quyeát ñònh aûnh höôûng ñeán tæ leä soáng sau saáy phun (Santivarangkna, 2008). Nhieät ñoä < 640C, toån thöông saûy ra ôû maøng teá baøo. Khi nhieät ñoä vöôït quaù 650C, quaù trình bieán tính protein vaø ribosom deã daøng saûy ra vaø laø nguyeân nhaân gaây cheát teá baøo. ii) Toån thöông teá baøo do saáy ñoâng khoâ Ngöôïc laïi vôùi saáy phun, toån thöông teá baøo do saáy ñoâng khoâ laïi do traïng thaùi ñoâng ñaù. Saáy ñoâng khoâ laø quaù trình laøm maát nöôùc ñaõ ñöôïc laøm laïnh ñoâng nhôø thaêng hoa. Saáy ñoâng khoâ goàm hai giai ñoaïn: laøm laïnh ñoâng vaø thaêng hoa ôû aùp suaát thaáp. Trong quaù trình laïnh ñoâng, tinh theå baên ngoaïi baøo hình thaønh tröôùc laøm taêng noàng ñoä chaát hoøa tan ngoaïi baøo, daãn ñeán nöôùc di chuyeån töø trong teá baøo ra ngoaøi. Trong giai ñoaïn naøy toác ñoä laïnh ñoâng (0C/ phuùt) laø yueá toá quyeát ñònh ñeán hieäu suaát thu hoài saûn phaåm. Neáu toác ñoä naøy quaù thaáp, nöôùc töø noäi baøo ñuû thôøi gian khueách taùn ra beân ngoaøi, nhöng keùo daøi thôøi gian ñoâng ñaù khoâng lôïi veà maët naêng löôïng. Ngöôïc laïi vôùi toác ñoä laøm laïnh quaù nhanh, maøng phospholipid, caùc keânh co thaét haïn cheá söï thoaùt nöôùc ñoàng thôøi hình thaønh ñaù noäi baøo saéc caïnh gaây toån haïi caùc baøo quan cuûa vi sinh vaät, song song ñoù laø noàng ñoä moâi tröôøng taêng cao, aùp suaát thaåm taáu cuøng luùc taêng nhanh leân beà maët maøng, gaây stress teá baøo vi sinh vaät khi hyrate hoùa sau naøy, giaûm tæ leä phuïc hoài vaø gaây toån haïi cho ribosomes. Nhö vaäy toàn taïi moät toác ñoä laøm laïnh ñöôïc goïi laø toái öu hoùa khi noàng ñoä dung dòch ôû moâi tröôøng ngoaøi taêng nhanh hình thaønh tinh theå cao hôn nhöng vaãn ñaït söï khueách taùn cuûa nöôùc ra moâi tröôøng ngoaøi vaø giaûm thieåu söï toån thöông teá baøo do tinh theå nöôùc ñaù noäi baøo (Strasser et al., 2009). iii) Toån thöông do maát nöôùc Duø saáy baèng phöông phaùp naøo, khi maát nöôùc maøng teá baøo (lôùp lipid ñoâi) seõ deã daøng bò toån thöông nhaát, laøm naát tính loûng voán coù cuûa maøng teá baøo vaø thay ñoåi caáu truùc khoâng gian maøng teá baøo (Strasser et al., 2009) [15-16]. 2.1.3. TIEÂU CHUAÅN XAÙC ÑÒNH VI SINH VAÄT PROBIOTIC Caùc vi khuaån lactic ( hay lactic acid bacteria (LAB)) ñöôïc söû duïng laøm probiotic nhieàu nhaát vì chuùng ñöôïc söû duïng trong thöïc phaåm leïn men truyeàn thoáng töø xa xöa hoaëc thuoäc heä vi sinh vaät ñöôøng roät cuûa caùc cô theå khoûe maïnh. Ngöôøi ta xeáp chuùng vaøo vi sinh vaät GRAS (Generally Recognized As Safe) (Lee Y. K vaø Salminen S., 2009) [7]. Vi sinh vaät probiotics phaûi ñaït ñöôïc nhieàu tieâu chuaån quan trong nhö: chuùng phaûi an toaøn, khaùng ñöôïc acid trong thôøi gian ñuû daøi ñeå vöôït qua quaù trình tieâu hoùa, taêng tröôûng ñöôïc trong moâi tröôøng coù dòch maät, keát baùm vôùi teá baøo bieåu moâ ruoät, taïo ra nhieàu chaát khaùng khuaån, ñieàu hoøa ñaùp öùng mieãn dòch vaø khaùng laïi quaù trình xöû lí trong qui trình saûn xuaát cheá phaåm probiotics. Do ñoù cô sôû khoa hoïc cho söï löïa choïn vi sinh vaät probiotics goàm: söï an toaøn, caùc hoaït ñoäng chöùc naêng probiotics vaø caùc ñaëc ñieåm veà kyõ thuaät saûn xuaát [11]. Caùc tieâu chuaån an toaøn trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñaõ ñöôïc xaùc minh xaùc minh trong nhieàu nghieân cöùu cuûa Lee vaø Salminen (1995), Domohue vaø Salminen (1996), Salminen vaø coäng söï(1996, 1998), Adams (1999). Ngöôøi ta thaáy raèng haàu heát caùc chuûng coù khaû naêng Probiotic coù nguoàn goác töø ngöôøi. Do vaäy caùc tieâu chuaån ñaùnh giaù möùc ñoä an toaøn goàm: + Caùc chuûng coù nguoàn goác töø ngöôøi thích hôïp hôn cho caùc cheá phaåm Probiotic cho ngöôøi. + Chuùng ñöôïc phaân laäp töû boä maùy daï daøy- ruoät cuûa nhöõng ngöôøi khoûe maïnh. + Khoâng gaây beänh hoaëc lieân heä ñeán caùc beänh vieâm nhieãm hoaëc roái loaïn tieâu hoùa. + Khoâng mang gen khaùng khaùng sinh [11]. Caùc tieâu chuaån veà hoaït ñoäng chöùc naêng probiotics goàm: Coù khaû naêng soáng soùt qua ñöôøng tieâu hoùa nghóa laø chòu ñöôïc acid vaø dòch tieâu hoùa daï daøy (dòch maät, dòch vò, dòch tuïy...). đ Coù khaû naêng keát dính treân bieåu moâ ruoät vaø toàn taïi laâu daøi beân trong ñöôøng tieâu hoùa ngöôøi. Coù hoaït tính ñoái khaùng choáng laïi caùc vi sinh vaät gaây beänh nhö Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Samonella spp., Helicobacter pylori... Kích thích mieãn dòch nhöng khoâng coù nhöõng phaûn öùng tieàn vieâm . - Khaùng ñoät bieán vaø khaùng ung thö (Mattila et al., 2002 ) [7-8]. 2.1.4. CÔ CHEÁ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTIC Vi sinh vaät Probiotic goùp phaàn taïo neân heä vi sinh vaät ñöôøng ruoät laønh maïnh. Chuùng keát baùm vaøo bieåu moâ ruoät vôùi soá löôïng lôùn vaø ña daïng vaø nhôø ñoù caûi thieän cheá ñoä baûo veä ñoái vôùi vaät chuû baèng caùch: (1) Caïnh tranh vôùi VSV gaây beänh veà thöùc aên vaø vò trí keát baùm. (2) Toång hôïp caùc chaát khaùng VSV gaây beänh. (3) Caûm öùng huy ñoäng teá baøo mieãn dòch vaø hoaït hoùa ñaùp öùng mieãn dòch thích hôïp [8]. 2.1.4.1. Khaû naêng keát baùm treân bieåu moâ ruoät Vò trí hoaït ñoäng cuûa Probiotic laø treân beà maët cuûa bieåu moâ ruoät. Vì vaäy vieäc duy trì teá baøo vi khuaån trong boä maùy daï daøy ruoät laø caàn thieát nhaèm ngaên caûn söï ñaøo thaûi nhanh choùng bôûi söï co boùp cuûa ruoät. Taïi ñoù, tröôùc tieân chuùng phaûi coù khaû naêng baùm dính ñeå caïnh tranh vò trí vaø nguoàn dinh döôõng vôùi vi sinh vaät gaây beänh vaø duy trì vi khuaån trong boä maùy daï daøy- ruoät ngöôøi. Muoán vaäy chuùng phaûi soáng soùt khi ñi qua daï daøy, nôi coù pH acid vaø enzyme tieâu hoùa (Hình 1.1) [8]. Hình 2.1.4.1. Taùc ñoäng cuûa Probiotic trong ñöôøng tieâu hoùa (Davis CP, 1996). Chauviere vaø coäng söï (1989) thaáy raèng chæ moät vaøi chuûng LAB laø coù khaû naêng keát baùm vôùi teá baøo ung thö ruoät keát (Caco-2) hoaëc doøng teá baøo HT-29. Conway vaø Kjellberg (1989) ñaõ xaùc ñònh moät loaïi protein ngoaïi baøo töø Lb. fermentum laø trung gian cho söï keát baùm ñaëc tröng giöõa vi khuaån vaø cô theå vaät chuû. Moät soá nghieân cöùu khaùc (Brooker vaø Fuller, 1975) cuõng cho thaáy vai troø cuûa carbohydrat trong söï keát baùm cuûa LAB. Thaønh phaàn protein cuõng chöùng toû coù aûnh höôûng ñeán söï keát baùm cuûa vi khuaån tôùi bieåu moâ vaûy trong daï daøy heo (Henrickson, Szewzyk vaø Coway, 1991). Caùc nhaân toá keát baùm cuûa LAB döïa vaøo nhieàu boä maùy goàm nhieàu caáu truùc beà maët teá baøo khaùc nhau caàn cho söï xaâm chieám cuûa LAB trong ruoät. Elo vaø coäng söï (19910 baùo caùo raèng Lactobacillus casei GG töø saûn phaåm maãu söõa vaø saûn phaåm ñoâng khoâ ñeàu lieân keát vôùi doøng teá baøo Caco-2 trong moâi tröôøng coù aùi löïc maïnh, chuùng ñònh cö nhanh choùng vaø toàn taïi ñöôïc trong ñöôøng ruoät cuûa ngöôøi. Green vaø Klaenhammer (1994) nghieân cöùu nhöõng yeáu toá lieân quan ñeán söï keát baùm cuûa caùc chuûng LAB phaân laäp thöø ngöôøi nhö: L. acidophilus BG2FO4, L. acidophilus NCFM/N2 vaø L. gasseri ADH vôùi caùc teá baøo Caco-2 töø ngöôøi vaø thaáy raèng: ñoái vôùi 3 chuûng thì söï keát baùm phuï thuoäc giaù trò pH, keát baùm toát hôn ôû pH acid. Söï oxi hoùa töøng thôøi kyø cuûa carbohydrat beà maët teá baøo vi khuaån raát ñaùng quan taâm vì chuùng laøm giaûm söï keát baùm cuûa L. gasseri ADH, trung hoøa söï keát baùm cuûa L. acidophilus BG2FO4 vaø khoâng aûnh höôûng ñeán söï keát baùm cuûa L. acidophilus NCFM/N2 . Nhöõng keát quaû treân cho thaáy raèng Lactobacillus keát baùm vôùi teá baøo ruoät qua nhieàu boä maùy maø bao goàm nhieàu söï keát hôïp khaùc nhau giöõa protein vaø carbohydrat cuûa vi khuaån vaø teá baøo nhaân thaät. Hôn nöõa aûnh höôûng cuûa pH treân nhöõng teá baøo Caco-2 cuõng goùp phaàn ñaùng keå vaøo söï keát baùm cuûa chuûng naøy trong dòch nuoâi caáy [13, 14, 15]. 2.1.4.2. Toång hôïp caùc chaát coù hoaït tính khaùng vi sinh vaät Probiotic coù khaû naêng khaùng vi sinh vaät gaây beänh nhö ngaên caûn söï keát._. baùm, söï cö truù, söï sinh saûn vaø nhöõng hoaït ñoäng gaây beänh cuûa moät soá vi khuaån ñöôøng ruoät ñaêïc tröng. Nhöõng hoaït ñoäng naøy coù ñöôïc laø do: + Laøm giaûm pH moâi tröôøng thoâng qua söï toång hôïp caùc acid höõu cô nhö acid lactic, acid acetic vaø acid propionic. + Laøm giaûm khaû naêng oxi hoùa – khöû cuûa moâi tröôøng ruoät. + Saûn xuaát H2O2 trong ñieàu kieän kò khí. + Ñaëc bieät taïo nhöõng hôïp chaát öùc cheá nhö bacteriocin [15]. i) AÛnh höôûng cuûa acid lactic vaø acid acetic Acid lactic laø saûn phaåm cuoái chính cuûa quaù trình trao ñoåi chaát carbohydrat taïo ra töø pyruvate bôûi enzyme lactic acid dehydrogenase, coøn acid acetic laø saûn phaåm phuï trong quaù trình leân men. Söï tích tuï acid lactic vaø acid acetic ñi keøm vôùi söï laøm giaûm pH cuûa moâi tröôøng laøm haïn cheá söï phaùt trieån caùc vi khuaån Gram döông vaø Gram aâm vôùi phoå roäng [15]. Acid acetic coù hoaït ñoä khaùng vi sinh cao hôn acid lactic. Döïa vaøo pH acid, haèng soá phaân ly (pK) vaø noàng ñoä mole laø nhöõng nhaân toá xaùc ñònh hoaït ñoä öùc cheá cuûa acid lactic vaø acid acetic trong moâi tröôøng. Acid acetic coù pK= 4,756; coøn acid lactic pK= 3,860. ÔÛ pH cuûa ruoät 8,4% acid acetic vaø 1,1% acid lactic ôû daïng khoâng phaân ly. Ñaây laø yeáu toá quan troïng vì acid khoâng phaân ly ñöôïc xem nhö laø chaát ñoái khaùng choáng laïi söï taêng tröôûng cuûa nhieàu loaïi vi khuaån gaây beänh vaø vi khuaån gaây thoái. Nhöõng acid lactic vaø acid ôû daïng khoâng phaân ly coù theå thaám vaøo maøng teá baøo vi khuaån, khi ôû moâi tröôøng noäi baøo vôùi pH cao chuùng phaân ly taïo ra ion hydrogene, aûnh höôûng ñeán caùc hoaït ñoäng chöùc naêng trao ñoåi chaát cuûa teá baøo nhö söï di chuyeån cô chaát vaø söï phosphoryl hoùa . Acid lactic vaø acid ecetic ñöôïc bieát laø coù khaû naêng haïn cheá Staphilococcuss aureus, tuy nhieân khaû naêng naøy chæ xaûy ra ôû giai ñoaïn sôùm vaø khoâng saûy ra ôû giai ñoaïn sau cuûa söï phaùt trieån cuûa vi khuaån. Goepfert vaø Hicks (1986) cho raèng Salmonella bò kieàm haõm ôû pH thaáp hôn 4,4 ñoái vôùi acid lactic vaø 5,4 vôùi acid acetic [15-16]. ii) Khaû naêng khaùng khuaån cuûa hydrogene peroxide (H2O2) Trong söï hieän dieän cuûa hydrogene vi khuaån lactic taïo ra hydrogene peroxid thoâng qua quaù trình vaän chuyeån ñieän töû nhôø caùc enzyme flavin. Söï hình thaønh H2O2 bôûi LAB vaø aûnh höôûng cuûa noù ñoái vôùi nhieàu loaøi vi sinh vaät khaùc nhau ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø baùo caùo trong nhieàu naêm qua. Caùc chuûng LAB taïo H2O2 trong ñieàu kieän kî khí vôùi moät phöùc hôïp moâi tröôøng cô baûn chöùa glucose. Söï tích luõy H2O2 trong suoát quaù trình trao ñoåi chaát ñoàng thôøi vôùi vieäc taêng caùc hoaït ñoäng cuûa caùc enzyme NADH oxidase, pyruvate oxidase vaø NADH peroxidase. Khi coù söï hieän dieän cuûa H2O2 caùc ion oxi hoùa maïnh hình thaønh daïng goác hydroxy phoùng xaï H0. Quaù trình naøy coù theå daãn ñeán söï oxi hoùa maøng lipid vaø laøm taêng tính thaám cuûa maøng. Caùc aûnh höôûng naøy goùp phaàn vaøo vieäc oxi hoùa teá baøo vi khuaån cuõng nhö phaù huûy acid nucleic vaø protein teá baøo. Ngoaøi ra H2O2 coù theå töông taùc vôùi caùc thaønh phaàn trong teá baøo vaø moâi tröôøng ñeå hình thaønh theâm caùc chaát öùc cheá khaùc [17]. iii) AÛnh höôûng cuûa carbon dioxide Carbon dioxide laø saûn phaåm chính trong quaù trình leân men dò hình hexose cuûa vi khuaån lactic. Moät soá vi khuaån lactic coù theå taïo CO2 töø malate vaø citrate, quaù trình trao ñoåi chaát arginine qua con ñöôøng khöû amin cuûa arginine vaø quaù trình khöû carboxyl cuûa moät soá acid amin nhö histidine, tyrosine cuõng coù theå taïo thaønh CO2. CO2 cuõng goùp phaàn vaøo hoaït ñoäng khaùng khuaån cuûa vi khuaån LAB. Vai troø cuûa CO2 laø taïo ra moâi tröôøng kî khí bôûi vieäc thay theá söï toàn taïi cuûa phaân töû oxygen, coù khaû naêng laøm giaûm pH moâi tröôøng ngoaïi baøo vaø noäi baøo vaø heä quaû laøm phaù vôõ caáu truùc maøng teá baøo laøm cho CO2 coù khaû naêng khaùng laïi nhieàu loaïi vi sinh vaät. Vai troø baûo veä naøy cuûa CO2 raát quan troïng , ñaëc bieät trong quaù trình leân men rau quaû, ngaên caûn söï gaây thoái cuûa vi khuaån vaø naám moác [17-18]. iv) Khaû naêng khaùng khuaån cuûa diacety vaø acetaldehyd Diacetyl (2,3- butadione ) laø saûn phaåm cuoái trong quaù trình trao ñoåi chaát pyruvate bôûi söï leân men citrat cuûa vi khuaån lactic. Diacetyl gaây ra hoaït ñoäng khaùng khuaån, khaùng laïi nhieàu loaïi vi khuaån gaây beänh trong thöïc phaåm vaø nhöõng vi sinh vaät gaây thoái. Diacetyl coù aûnh höôûng khaùng vi khuaån gram aâm, naám men vaø naám moác maïnh hôn vi khuaån gram döông. Diacetyl ôû noàng ñoä cao (0.4mg/ml) cho hieäu quaû khaùng haàu heát vi sinh vaät. Motlagh vaø coäng söï (1991) thaáy raèng khaû naêng khaùng khuaån cuûa diacetyl ôû noàng ñoä 334 ppm, coù theå khaùng laïi caùc chuûng Yersinia enterocolitica, Aeromonas hydrophila, E. Coli vaø Salmonella anatum nhöng khoâng khaùng Listeria. Acetaldehyde hình thaønh trong quaù trình leân men dò hình carbohydrate cuûa vi khuaån lactic. Acetaldehyd ñem laïi muøi höông ñaëc tröng cho Yogurt. Kulshrestha vaø Marth (1974) ñaõ nghieân cöùu vaø thaáy raèng acetaldehyde (noàng ñoä 10-100 ppm) coù theå khaùng laïi caùc vi khuaån gaây beänh coù trong thöïc phaåm nhö E. Coli, Salmonella typhimurium vaø S. Aureus [18]. vi) Toång hôïp Bacteriocin Boä maùy daï daøy ruoät chöùa nhieàu protein khaùng vi sinh vaät nhö colicin defensin, cecropin vaø mageinin. Ñaây laø nhöõng chaát löôõng cöïc coù troïng löôïng phaân töû thaáp, tích ñieän döông vaø coù khuynh höôùng keát tuï caùc teá baøo taïo ra chuùng. Vi khuaån lactic cuõng taïo ra nhieàu loaïi chaát ñoái khaùng töông töï caùc saûn phaåm trao ñoåi chaát, nhöõng chaát gioáng chaát khaùng sinh vaø nhöõng protein khaùng khuaån goïi chung laø bacteriocin. Nhöõng chaát khaùng sinh naøy ñaëc tröng cho loaøi vaø hoaït ñoäng gaây cheát cuûa chuùng thoâng qua söï haáp phuï vôùi nhöõng chaát nhaän chuyeân bieät naèm treân beà maët ngoaøi cuûa nhöõng vi khuaån nhaïy caûm, keùo theo söï thay ñoåi veà quaù trình trao ñoåi chaát, ñaëc ñieåm sinh hoïc vaø hình daïng teá baøo, keát quaû cuûa caùc taùc ñoäng ñoù gieát cheát vi khuaån . Caùc loaïi bacteriocin khaùc nhau coù phoå hoaït ñoäng, kieåu hoaït ñoäng, troïng löôïng phaân töû, ñoä beàn nhieät, nguoàn goác gene vaø ñaëc tính sinh hoùa khaùc nhau. Bacteriocin coù theå ñöôïc taïo ra lieân tuïc hoaëc giaûm daàn. Caùc gene taïo bacteriocin haàu heát naèm treân caùc plasmid tröø moät vaøi ngoaïi leä ñöôïc maõ hoùa treân nhieãm saéc theå [19]. Bacteriocin: Laø nhoùm peptide hoaëc protein ñöôïc toång hôïp nhôø ribosome vaø coù hoaït tính khaùng vi sinh vaät nhôø caùc cô cheá (Hình 1.2) Hình 2.1.4.2: Cô cheá khaùng vi sinh vaät cuûa bacteriocin (Cotter et al., 2005). (1) Bacteriocin class I (ñaïi dieän: nicin cuûa Lactococcus lactic) gaén vaøo lôùp lipide II, ngaên caûn söï vaän chuyeån caùc tieåu ñôn vò peptidoglycan töø teá baøo chaát ñeán vaùch teá baøo, do ñoù ngaên söï toång hôïp vaùch teá baøo hoaëc do baùm ñöôïc vaøo lôùp lipide II, caùc phaân töû nicin taïo loã xuyeân maøng teá baøo daãn ñeán tieâu baøo. Bacteriocin class II (ñaïi dieän cho sakacin cuûa Lactobacillus sake) laø caùc peptide löôõng tính coù khaû naêng xuyeân maøng taïo keânh/ loã treân maøng. Lôùp III (coøn goïi laø bacteriolycin nhö lysostaphin)- protein khoâng beàn nhieät, taùc ñoäng tröïc tieáp leân vaùch teá baøo ñích [9-10]. Baûng 2.1. Danh saùch bacteriocin do LAB toång hôïp vaø hoaït tính khaùng khuaån cuûa chuùng (Piard, 1992). Bacteriocin Producer organism Spectrum of activity Reterences Nicin L. lactis Vi khuaån Gram (+) Hural (1981) Diplocoosin L. cremoris Lactococcus. sp Davey and Richardson (1981) Lactostrepcins L. lactis Lactococcus. sp Lb. helveticus β- haemeolytic streptococi Leuconostoc. sp Clostridium. Sp Kozak et al (1978) Lacticin 481 L. lactis Lb. helveticus Leuconostoc. sp Lactococcus. sp S. thermophilus Lb. bulgaricus Ctyrobylycicum Piard et al (1990) Bac Lactococcus. sp Lactococcus. sp Lactobacillus. sp Leuconostoc. sp E. laccalis Pediococcus. sp Clostridium. Sp Geits et al (1983) Lactococcin 27 Lb. helveticus Lb. helveticus Lb. acidophilus Upreti and Hinsdill (1973) Helveticin J Lb. helveticus Lb. helveticus Lb. casei Lb. bulgaricus Joerger and Klaenhammer (1986) Bac L. lactis Lb. helveticus L. monocytogenes Canmimati et al (1969) Bac Lb. formontii Lactobacillus. sp Doklark and Smit (1967) Lactacin B Lb. acidophilus Lb. helveticus Lb. bulgaricus Lb. casei Lb. leichmanii Barefoot and Klaenhammer (1983) Lactacin F Lb. acidophilus Idem + Lb. fermentum + E. faecalis Muriana and Klaenhammer (1987) Caseicin 80 Lb. casei Lb. casei Rammelsberg et al (1990) Plantaricin A Lb. plantarum Lactobacillus. Sp Leuconostoc. sp E. faecalis Pediococcus. sp Daeschel et al (1990) Plantaricin B Lb. plantarum Lb. plantarum Lc. mesenteroides P. oamnosus West and Warner (1988) Plantaricin S Lb. plantarum Lactobacillus. Sp Leuconostoc. sp Lactococcus. sp Pediococcus. sp Jimenez – Diaz et al (1990) Lactocin S Lb. sake Lactobacillus. Sp Lc. mesenteroides P. acidilactici P. pentosaceus Mortvedl and Nes (1990) Sakacin A Lb. sake Lactobacillus. Sp L. monocytogenes Schillinger and lucke (1989) Brevicin 37 Lb. brevis Lactobacillus. Sp Leuconostoc. sp Pediococcus. sp Rammelaberg and Radler (1990) Pediocin A P. pentosaceus Lactic acid bacterial Clostridium. Sp L. monocytogenes S. aureus Daeschel and Klaenhammer (1995) Spelhaug and Harlander (1989) 2.1.5. VAI TROØ CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTICS Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, coù raát nhieàu phaùt hieän môùi veà vai troø cuûa probiotic vaø taùc ñoäng cuûa nhöõng chaát tieàn sinh hoïc cuûa chuùng leân ñaëc ñieåm sinh lyù beân trong vaø beân ngoaøi ruoät cuûa vaät chuû. Nhöõng aûnh höôûng cuûa probiotic vaø hoaït ñoäng tieàn sinh hoïc bao goàm: söï ñaùp öùng ñieàu hoøa mieãn dòch qua trung gian teá baøo, söï hoaït hoùa heä thoáng maïng löôùi noäi chaát, gia taêng caùc con ñöôøng cytokine vaø kích thích caùc con ñöôøng tieàn vieâm cuõng nhö söï ñieàu hoøa caùc interleukin vaø caùc yeáu toá huûy hoaïi ung thö. Bình thöôøng caùc vi khuaån naøy hieän dieän trong heä tieâu hoùa vaø trong lôùp maøng nhaày töû cung cuûa ngöôøi vaø ñoäng vaät. Chuùng coù khaû naêng chuyeån hoùa thaønh acid lactic vaø acid ecetic. Ñoàng thôøi vi sinh vaät probiotic coù khaû naêng caân baèng heä vi sinh vaät trong ñöôøng ruoät vaø aâm ñaïo baèng caùch laøm giaûm pH moâi tröôøng vaø saûn sinh ra caùc chaát coù khaû naêng ngaên chaën vi khuaån coù haïi. Chuùng raát phong phuù trong töï nhieân vaø ñem laïi nhieàu lôïi ích cho cô theå ngöôøi vaø ñoäng vaät nhö : 2.1.5.1. Lôïi ích veà dinh döôõng Qua nhieàu nghieân cöùu y khoa cho thaáy: caùc thöïc phaåm leân men vôùi Lactobacillus laøm taêng chaát löôïng, khaû naêng tieâu hoùa vaø ñoàng hoùa caùc chaát dinh döôõng. Caùc nghieân cöùu treân chuoät cho thaáy söï caûi thieän veà toác ñoä taêng tröôûng khi chuoät ñöôïc cho aên vôùi yogurt chöùa Lactobacillus. Maëc duø moät soá loaøi Lactobacillus caàn vitamin B cho söï taêng tröôûng, nhöng moät soá loaøi coù theå toång hôïp moät soá vitamin nhoùm B. Töông töï khaû naêng haáp thu kim loaïi nhö ñoàng, saét keõm, Mn cuõng taêng leân khi chuoät ñöôïc cho aên yogurt. Nhö vaäy Lactobacillus ñöôïc cho laø nhaân toá kích thích söï haáp thu dinh döôõng. 2.1.5.2. Gia taêng khaû naêng tieâu hoùa Lactose Taêng cöôøng khaû naêng haáp thu caùc chaát khoù tieâu trong cô theå, ñieån hình laø Lactose ñaây laø moät loaïi ñöôøng maø cô theå khoâng theå haáp thu tröïc tieáp maø phaûi ñöôïc chuyeån hoùa thaønh glucose vaø galactose nhôø enzyme lactase naèm treân maøng cuûa caùc teá baøo bieåu moâ ruoät non. Khi thieáu enzyme lactase, ñöôøng lactose seõ khoâng theå tieâu hoùa ñöôïc vaø löu laïi trong ruoät non. Khi ñoù caùc vi khuaån Probiotic trong ruoät chuùng sinh tröôûng vaø cung caáp enzyme β- galactosidase thuûy phaân lactose . Lactose ñöôïc chuyeån hoùa thaønh acid lactic giuùp cô theå haáp thu deã daøng vaø laøm giaûm trieäu chöùng dò öùng lactose.. 2.1.5.3.Laøm giaûm Cholesterol trong maùu Caùc beänh veà van tim thöôøng lieân heä ñeán löôïng cholesterol cao trong huyeát thanh. Caùc nghieân cöùu cuûa Hepner vaø coäng söï (1979) khi nghieân cöùu nhöõng ngöôøi khoûe maïnh khoâng coù tieàn söû maéc beänh tim maïch aên boå sung vôùi yogurt coù chöùa Lb. acidiphilus keát quaû cho thaáy noàng ñoä cholesterol trong huyeát thanh giaûm roõ reät. Caùc taùc giaû keát luaän raèng caùc chuûng Lactobaciilus lieân keát vôùi cholesterol trong khoang ruoät vì theá laøm giaûm haáp thu noù vaøo maùu. 2.1.5.4. Caûi thieän söï chuyeån ñoäng cuûa ruoät Vi khuaån Lactobacillus coù khaû naêng laøm giaûm chöùng taùo boùn vaø chuyeån ñoäng cuûa ruoät. Lactose khoâng ñöôïc thuûy phaân bôûi disacharidase vaø khoâng haáp thu ñöôïc trong ruoät nhöng noù ñöôïc chuyeån ñoåi chuû yeáu trong ruoät keát thaønh acid lactic vaø acid acetic bôûi nhieàu laoò vi sinh vaät, trong ñoù coù loaøi Lb. acidophilus. Ñoä acid vaø söï giaûm pH laø keát quaû cuûa quaù trình leân men lactose do vi khuaån lactic trong ruoät keát coù theå kích thích söï chuyeån ñoäng ruoät vaø laøm giaûm chöùng taùo boùn. 2.1.5.5. Ngaên chaën vaø xöû lí nhieãm khuaån Helicobacter pylori Helicobacter pylori laø moät trong nhöõng loaïi vi khuaån coù khaû naêng soáng trong nieâm maïc daï daøy, trong moät soá tröôøng hôïp chuùng gaây vieâm hoaëc ung thö daï daøy. Raát nhieàu phöông phaùp ñöôïc söû duïng ñeå loaïi boû söï nhieãm Helicobacter pylori bao goàm caû vieäc söû duïng caùc cheá phaåm probiotic. Lieäu phaùp sinh hoïc naøy thöôøng ñöôïc söû duïng nhö moät chaát boå sung cho caùc lieäu phaùp khaùng sinh truyeàn thoáng trong vieäc ñieàu trò beänh. Caùc thöû nghieäm y khoa ñaõ xaùc nhaän tyû leä cheát cuûa Helicobacter pylori vaø khaû naêng chòu ñöïng nhieàu cheá ñoä ñieàu trò khaùng sinh taêng leân khi ñieàu trò baèng phöông phaùp khaùng sinh keát hôïp vôùi probiotic. Ngoaøi ra chuùng coù khaû naêng giuùp cô theå ngaên ngöøa moät soá beänh taät nhö: beänh tieâu chaûy, vieâm loeùt, nhieãm khuaån ñöôøng ruoät, vieâm loeùt ñöôøng hoâ haáp....[26-30] 2.1.6. ÖÙNG DUÏNG CUÛA VI SINH VAÄT PROBIOTICS Vi khuaån probiotics, ñaëc bieät laø Lactobacillus ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau nhö trong coâng nghieäp, noâng nghieäp, baûo quaûn vaø cheá bieán thöïc phaåm, trong y döôïc, taïo cheá phaåm probiotic. 2.1.6.1. Trong coâng nghieäp thöïc phaåm Vi khuaån probiotics coù moät vai troø quan troïng trong ñôøi soáng haèng ngaøy, chuùng hieän dieän trong nhieàu thöïc phaåm leân men nhö Lactobacillus ñöôïc theâm vaøo quaù trình leân men ñeå ngaên ngöøa söï nhieãm khuaån caùc cô chaát leân men vaø taïo nhieàu saûn phaåm raát ña daïng. Caùc saûn phaåm naøy ñöôïc söû duïng laøm chaát baûo quaûn, chaát dinh döôõng vaø chaát taïo höông thôm. Lactobacillus phoái hôïp vôùi caùc vi khuaån lactic khaùc trong vieäc saûn xuaát bô söõa nhö Acidophilus laø moät saûn phaåm bô söõa coù söû duïng Lb. acidophilus, Lb. bulgaricus keát hôïp vôùi Streptococcus thermophilus ñeå taïo ra caùc saûn phaåm söõa coù höông thôm vaø boå döôõng hôn. Lactobacillus coøn tham gia trong caùc saûn phaåm leân men rau cuû nhö döa caûi chua, baép caûi muoái chua... nhôø löôïng acid chuùng taïo ra coù theå baûo quaûn saûn phaåm laâu hôn vaø taïo ra muøi vò ñaëc tröng cho moùn aên. Beân caïnh ñoù chuùng coøn coù vai troø thieát yeáu trong coâng nghieäp baùnh mì, söû duïng trong quaù trình leân men taïo boät chua. Caùc chuûng thöôøng söû duïng trong saûn xuaát baùnh mì laø Lb. acidophilus, Lb. farciminis, Lb. brevis, Lb. fermentum... 2.1.6.2. Coâng nghieäp hoùa chaát Lactobacillus ñöôïc söû duïng ñeå leân men thu nhaän acid lactic, acid lactic saûn xuaát trong coâng nghieäp ñöôïc öùng duïng trong nhieàu nghaønh coâng nghieäp khaùc. Do vò chua deã chòu vaø ñaëc tính deã baûo quaûn neân moät luoãng lôùn acid lactic ñöôïc söû duïng trong coâng nghieäp thöïc phaåm. Noù ñöôïc söû duïng nhö moät chaát gia vò ñoái vôùi caùc laoò ñoà uoáng nheï, tinh daàu, dòch quaû, möùt, siro. Acid lactic ñöôïc duøng ñeå acid hoùa röôïu vang, hoa quaû ngheøo acid, acid hoùa dòch ñöôøng trong coâng nghieäp saûn xuaát röôïu maïnh vaø ñeå taïo boät cgua trong saûn xuaát baùnh mì. Ngoaøi ra acid lactic coøn ñöôïc söû duïng trong nghaønh coâng nghieäp thuoäc da, coâng nghieäp deät, chaát deõo... Hieän nay ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc chuûng Lb. leichamannii, Lb. bulgaricus, Lb. delbrueckii ñeå saûn xuaát acid lactic. Nhöõng vi khuaån naøy thuoäc nhoùm leân men ñoàng hình coù bieân ñoä taêng tröôûng toái öu töø 45-480C, ñaây laø moät lôïi theá haïn cheá söï laây nhieãm trong quaù trình saûn xuaát. 2.1.6.3. Trong noâng nghieäp vaø moâi tröôøng Hieän nay, noâng nghieäp vaø caùc vaán ñeà veà moâi tröôøng soáng luoân laø moái quan taâm haøng ñaàu cuûa nhieàu nöôùc treân theá giôùi. Trong noâng nghieäp, caùc vi sinh vaät cuõng ñöôïc tham gia trong quaù trình saûn xuaát nhö vieäc uû chua thöùc aên gia suùc söû duïng vi khuaån lactic. Trong quaù trình leân men ngoaøi caùc saûn phaåm acid, caùc vi sinh vaät coøn taïo ra moät soá chaát coù giaù trò nhö: chaát thôm, vitamin, chaát khaùng sinh... Do ñoù thöùc aên gia suùc uû chua seõ ñöôïc gia taêng giaù trò dinh döôõng, laøm cho gia suùc ngon mieäng, tieâu hoùa toát, choùng lôùn goùp phaàn laøm taêng naêng xuaát chaên nuoâi. Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng duøng caùc chuûng Lactobacills casein, Lactobacillus plantarium ñeå uû rôm, uû rau coû cho gia suùc vaø ñaëc bieät laø chuûng Lactobacillus plantarium ñöôïc söû duïng ngaøy caøng roäng raõi. Ñeå taêng naêng xuaát coâng nghieäp vaø baûo veä moâi tröôøng soáng, cuøng vôùi caùc bieän phaùp hoùa hoïc, caùc cheá phaåm sinh hoïc cuõng ra ñôøi ñeå ñaùp öùng cho muïc tieâu treb6, hieän nay cheá phaåm ñöôïc quan taâm nhieàu laø cheá phaåm EM (Effective Microbiology) hay cheá phaåm vi sinh höõu hieäu. Cheá phaåm naøy coù hieäu quaû raát maïnh trong vieäc caûi taïo ñaát, taêng ngaêng suaát caây troàng vaø giaûi quyeát caùc vaán ñeà veà oâ nhieãm moâi tröôøng. Cheá phaåm laø moät toå hôïp goàm 80 chuûng vi sinh vaät vôùi vai troø taïo acid lactic. Acid lactic coù khaû naêng öùc cheá sinh saûn cuûa moät soá vi khuaån coù haïi, taïo ñieàu kieän phaân huûy nhanh caùc ñaïi phaân töû höõu cô. Lactobacillus coøn coù khaû naêng phaân giaûi caùc hôïp chaát khoù phaân giaûi nhö lignin, cellulose... Vi khuaån lactic coù khaû naêng leân men nhöõng nguyeân lieäu naøy nhöng khoâng taïo ra caùc saûn phaåm ñoäc haïi cho vi sinh vaät soáng trong cheá phaåm cuõng nhö moâi tröôøng soáng vaø caây troàng. Lactobacillus coøn coù khaû naêng haïn cheá söï phaùt trieån cuûa Fusarium, moät loaïi naám gaây beänh quan troïng trong noâng nghieäp. Naám Fusarium khi phaùt trieån seõ laøm caây yeáu ñi taïo cô hoäi cho giun troøn gaây haïi caây troàng phaùt trieån vaø gia taêng ñoät ngoät. Giun troøn seõ bieán maát khi vi khuaån Lactobacillus haïn cheá söï phaùt trieån vaø hoaït ñoäng cuûa Fusarium. 2.1.6.4. ÖÙng duïng trong y hoïc Acid lactic, saûn phaåm cuûa quaù trình leân men bôûi Lactobacillus ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu cheá moät soá loaïi thuoác, ngoaøi ra Lactobacillus coøn duøng ñeå saûn xuaát moät soá loaïi döôïc phaåm “men tieâu hoùa soáng” laø cheá phaåm vi sinh vaät soáng ñöôïc giöõ döôùi daïng ñoâng khoâ duøng laøm thuoác phuïc hoài heä vi sinh ñöôøng ruoät. 2.2. TOÅNG QUAN VEÀ THÖÏC PHAÅM PROBIOTIC Thöïc phaåm khoâng chæ laø duy trì söï soáng, maø coøn mang theâm khaû naêng taêng cöôøng söùc khoûe vaø giaûm thieåu caùc beänh maõn tính do maát caân baèng dinh döôõng. Töø ñoù naõy sinh ra caùc vaán ñeà tìm hieåu vaø cheá bieán caùc loaïi thöïc phaåm trong ñoù caùc thaønh phaàn caáu taïo coù taùc duïng tích cöïc vaøo nhöõng nhieäm vuï khaùc nhau cuûa cô theå. 2.2.1. ÑÒNH NGHÓA BAÈNG THÖÏC PHAÅM CHÖÙC NAÊNG Naêm 1991, Thöïc phaåm chöùc naêng (Fonctional Food) ñöôïc ñöa ra vôùi yù nghó ban ñaàu laø“nhöõng thöïc phaåm cheá bieán chöùa caùc hoaït chaát coù theå giuùp moät vaøi chöùc naêng cô theå hoaøn thaønh nhieäm vuï khaû quan hôn ngoaøi coâng duïng dinh döôõng”. Vieän Y hoïc Hoa Kyø ñöa ra ñònh nghóa: “Thöïc phaåm chöùc naêng laø nhöõnng thöïc phaåm coù chöùa caùc chaát coù khaû naêng toát cho söùc khoûe. Caùc thöïc phaåm naøy bao goàm baát cöù thöïc phaåm cheá bieán hoaëc thaønh phaàn naøo coù theå cung caáp lôïi ích cho söùc khoûe ngoaøi giaù trò dinh döôõng coá höõu cuûa thöïc phaåm”. Toå chöùc y teá Canada: “Thöïc phaåm chöùc naêng coù hình daùng beân ngoaøi töông töï nhö thöïc phaåm thoâng thöôøng. Ngoaøi khaû naêng dinh döôõng coá höõu, caùc thöïc phaåm naøy coøn phaûi ñöôïc chöùng minh moät caùch khoa hoïc laø coù theå cung caáp nhöõng lôïi ích sinh hoïc vaø coù khaû naêng giaûm thieåu ruûi ro maéc caùc beänh maõn tính”. Toå chöùc y teá Haøn Quoác xem thöïc phaåm chöùc naêng laø “caùc thöïc phaåm chöùa caùc chaát dinh döôõng vaø caùc chaát khaùc döôùi daïng coâ ñaëc, coù taùc duïng nuoâi soáng hoaëc sinh hoïc vôùi muïc ñích phuï theâm cho thöïc phaåm töï nhieân”. Hieäp hoäi thöïc phaåm söùc khoûe vaø dinh döôõng boä y teá Nhaät Baûn: “Thöïc phaåm chöùc naêng laø thöïc phaåm boå sung moät soá thaønh phaàn coù lôïi hoaëc loaïi boû moät soá thaønh phaàn baát lôïi, vieäc boå sung hay loaïi boû phaûi ñöôïc caân nhaéc vaø chöùng minh moät caùch khoa hoïc vaø ñöôïc Boä y teá cho pheùp xaùc ñònh hieäu quaû cuûa thöïc phaåm ñoái vôùi söùc khoûe”. Taïi Vieät Nam, thoâng tö soá 08/TT-BYT ngaøy 23-08-2004 cuûa Boä Y Teá quy ñònh: “Thöïc phaåm chöùc naêng laø thöïc phaåm ñeå hoå trôï caùc chöùc naêng cuûa caùc boä phaän trong cô theå, coù taùc duïng dinh döôõng taïo cho cô theå tình traïng thoaûi maùi, taêng söùc ñeà khaùng vaø giaûm bôùt nguy cô beänh”. 2.2.2. CAÙC DAÏNG THÖÏC PHAÅM CHÖÙC NAÊNG 2.2.2.1. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng boå sung vitamin vaø khoaùng chaát Ñaây laø nhoùm saûn phaåm boå sung moät soá vitamin vaø khoaùng chaát thieát yeáu nhö vieäc boå sung iode vaøo muoái aên, saét vaøo gia vò, vitamin A vaøo ñöôøng, vitamin vaøo nöôùc giaûi khaùt... Nhaèm giaûi quyeát vaán ñeà thieáu vi chaát dinh döôõng (thieáu vi tamin, thieáu saét, thieáu iode). 2.2.2.2. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng daïng vieân Ñaây laø nhoùm thöïc phaåm phong phuù vaø ña daïng nhaát. Tuøy theo nhaø saûn xuaát maø coù caùc daïng vieân nang , vieân neùn, vieân suûi, chöùa caùc hoaït chaát sinh hoïc, vitamin vaø khoaùng chaát. 2.2.2.3. Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng “khoâng beùo” , “khoâng ñöôøng”, “giaûm naêng löôïng” Hay gaëp laø nhoùm traø thaûo döôïc. Ñöôïc saûn xuaát vaø cheá bieán ñeå hoå trôï giaûm caân, giaûm beùo, phoøng choáng roái loaïn moät soá chöùc naêng sinh lí thaàn kinh, tieâu hoùa, ñeå taêng cöôøng söùc löïc vaø söùc ñeà khaùng, loaïi thöïc phaåm thöôøng daønh cho ngöôøi muoán giaûm caân vaø ngöôøi beänh tieåu ñöôøng. 2.2.2.4. Nhoùm caùc loaïi giaûi khaùt vaø taêng löïc Ñöôïc saûn xuaát vaø cheá bieán ñeå boå sung naêng löôïng, vitamin, khoaùng chaát cho cô theå khi vaän ñoäng theå löïc, theå duïc theå thao... 2.2.2.5. Nhoùm thöïc phaåm giaøu chaát xô tieâu hoùa ÔÛ nhoùm thöïc phaåm naøy söû duïng chaát sô laø caùc polysaccharide khoâng phaûi laø tinh boät, laø boä khung, giaù ñôõ cho caùc moâ, teá baøo thöïc vaät vaø coù söùc choáng ñôõ caùc men tieâu hoùa cuûa ngöôøi. Chaát xô coù taùc duïng laøm nhuaän traøng, taêng khoái löôïng phaân do ñoù choùng ñöôïc taùo boùn vaø ung thö ñaïi traøng. Ngoaøi ra chaát xô coøn coù vai troø ñoái vôùi chuyeån hoùa cholesterol, phoøng ngöøa nguy cô suy vaønh maïch, soûi maät, taêng caûm giaùc no, giaûm bôùt caûm giaùc ñoùi do hoã trôï vieäc giaûm caân, hoã trôï ñaùi thaùo ñöôøng. 2.2.2.6. Nhoùm caùc chaát taêng cöôøng chöùc naêng ñöôøng ruoät Nhoùm thöïc phaåm naøy bao goàm tieâu hoùa sinh hoïc (Probiotic) vaø tieàn sinh hoïc (Prebiotic) ñoái vôùi heä vi khuaån coäng sinh ôû ruoät giaø. Caùc vi khuaån coäng sinh (Probiotics) laø caùc vi khuaån soáng trong cô theå, aûnh höôûng coù lôïi cho vaät chuû nhôø caûi thieän heä vi khuaån ñöôøng ruoät. Caùc vi khuaån naøy kích thích chöùc phaån mieãn dòch baûo veä cuûa cô theå. Thöïc phaåm chöùc naêng loaïi naøy thöôøng ñöôïc cheá bieán töø caùc saûn phaåm cuûa söõa, taïo söï caân baèng trong heä vi sinh trong ruoät. Ví duï Lactobacillus casei laø moät loaïi vi khuaån gram (+), khoâng gaây beänh, söû duïng roäng raûi trong cheá bieán söõa vaø ñaõ thaáy caûi taïo heä mieãn dòch teá baøo cuûa ngöôøi. Bifidobacteria coù hoaït tính taêng cöôøng mieãn dòch vaø khaû naêng taïo phaân baøo cao. 2.2.2.7. Nhoùm thöïc phaåm chöù naêng ñaëc bieät Nhoùm thöïc phaåm chöùc naêng ñaëc bieät naøy goàm coù: + Thöùc aên cho phuï nöõ coù thai. + Thöùc aên cho ngöôøi cao tuoåi. + Thöùc aên cho treû aên daëm. + Thöùc aên cho vaän ñoäng vieân, phi haønh gia. + Thöùc aên qua oáng thoâng daï daøy. + Thöùc aên cho ngöôøi coù roái loaïn chuyeån hoùa baåm sinh: ngöôøi bò Phenylketonuri, Galactosemie... + Thöùc aên cho ngöôøi beänh tieåu ñöôøng. + Thöùc aên cho ngöôøi cao huyeát aùp. + Thöùc aên thieân nhieân: toûi, traø xanh, caùc chaát sinh hoïc thöïc vaät... Baûng 2.2.2. Heä thoáng phaân loaïi thöïc phaåm probiotic treân thò tröôøng theo heä thoáng phaân loaïi FOSHU ( Food for Specific Health Use). Tuyeân boá veà söùc khoûe Yeáu toá chöùc naêng Soá saûn phaåm Loaïi thöïc phaåm treân thò tröôøng Thöïc phaåm caûi thieän ñöôøng tieâu hoùa Prebiotics: oligosaccharides, rafftinose, lactulose, arabinose. Probiotics: lactocillus, bifidobacterium. 336 Nöôùc giaûi khaùt, yaourt, baùnh biscuit, ñöôøng vieân, ñaäu naønh ñoâng, daám, chocolate, soup boät, söõa leân men, miso soup, nguõ coác Thöïc phaåm cho ngöôøi coù cholesterol trong maùu cao Ñaïm ñaäu naønh, alginate, chitosan, sitosterol ester 28 Nöôùc giaûi khaùt, thòt vieân, xuùc xích, ,baùnh biscuit, magarin. Thöïc phaåm cho ngöôøi coù huyeát aùp cao Chuỗi acid amin 42 Nöôùc giaûi khaùt, soup, acid lactic, nöôùc uoáng leân ,men, ñaäu naønh Thöïc phaåm cho ngöôøi coù triacyglycerol huyeát thanh cao Diaglycerol vaø sitosterol 9 Daàu aên Thöïc phaåm lieân quan ñeán chuyeân chôû vaø haáp thuï chaát khoaùng Casein, calcium citrate isoflavone 17 Nöôùc giaûi khaùt, ñaäu naønh leân men(natto), möùt Thöïc phaåm Non-caloriogenic Manitol, polyphenols, paltinose, xylytol 6 Chocolate, chewing gum. Thöïc phaåm cho ngöôøi lieân quan ñeán ñöôøng huyeát Boät mì albumin, tieâu hoùa globin, polyphenol 4 Keïo , soup, nöôùc giaûi khaùt. 2.2.3. BOÅ SUNG VI SINH VAÄT PROBIOTICS VAØO THÖÏC PHAÅM Ngaøy nay coù raát nhieàu loaïi thöïc phaåm chöùa moät chuûng hay nhieàu chuûng vi sinh vaät probiotics coù maët khaép nôi treân theá giôùi. Caùc vi sinh vaät naøy ñöôïc boå sung vaøo caùc loaïi thöïc phaåm nhö: söõa, keïo cao su, keïo, baùnh ngoït, bia vaø söõa ñaäu naønh... Vi sinh vaät probiotics ñöôïc söû duïng ñeå boå sung vaøo thöïc phaåm nhieàu nhaát ñoù laø caùc loaøi vi khuaån Lactobacillus: L.bulgaricus, L. lactis, L. salavarius, L. plantarium. L. thermophilus, Enterococcus facecium, E. faecalis vaø Bifidobacterium sp. Baûng 2.2.3. Moät soá thöïc phaåm probiotics boå sung vi khuaån Lactobacillus hoaëc keát hôïp vôùi moät soá vi khuaån lactis khaùc. Teân saûn phaåm Nguoàn goác Chuûng vi sinh vaät söû duïng Probio Vieät nam Lactobacillus casei Yakult Nhaät baûn Lactobacillus casei shirota, Bifidobacterium Acidophilus bifidus yogurt Ñöùc L. dalbrucekii subsp. Bulgaricus, S. Thermophilus, B. bifidum hoaëc B. longum Biogarde Ñöùc L. acidophilus, S. Thermophilus, B. bifidum Biomild Ñöùc L. acidophilus, Bifidobacterium sp Cultura Ñan Maïch L. acidophilus, B. bifidum Diphilus milk Phaùp L. acidophilus, B. bifidum Progurt Chile Lactococcus lactis biovar diacetilactis, B. bifidum, Lactococcus lactis spp. ceremoris, L. acidophilus 2.2.4. CAÙC DAÏNG THÖÏC PHAÅM PROBIOTIC TREÂN THEÁ GIÔÙI Caùc loaïi thöïc phaåm leân men ñaõ coù lòch söû laâu ñôøi veà ñoä an toaøn vaø ñöôïc söû duïng phoå bieán treân khaép theá giôùi, vieäc saûn xuaát vaø tieâu thuï caùc saûn phaåm leân men ñaõ coù caùch nay haøng ngaøn naêm. Quaù trình leân men luùa maïch ñeå taïo bia vaø leân men nho taïo röôïu laø nhöõng baèng chöùng sôùm nhaát cho vieäc söû duïng quaù trình leân men, caùch ñaây khoaûng 5000 naêm. ÔÛ Trung Ñoâng vaø tieåu luïc ñòa AÁn Ñoä söõa ñöôïc leân men thaønh yogurt vaø nhöõng saûn phaåm khaùc. Ñaëc bieät hôn 1000 loaïi phomaùt khaùc nhau ñaõ ñöôïc taïo ra ôû Trung Ñoâng vaø Chaâu AÂu. Caùc loaïi rau cuû leân men laø thöïc phaåm truyeàn thoáng ôû vuøng Ñoâng AÙ caùch ñaây haøng ngaøn naêm. Kim chi laø thöïc phaåm leân men truyeàn thoáng cuûa Haøn Quoác vaø ngaøy nay vaãn laø moùn aên haøng ngaøy cuûa hoï. ÔÛ Indonexia ñaäu naønh ñöôïc leân men thaønh tempe. Caùc thöïc phaåm leân men tieáp tuïc goùp phaàn ñaùng keå vaøo thaønh phaàn böõa aên treân khaép theá giôùi. Ngoaøi ra nhöõng saûn phaåm döôïc phaåm laøm töø söõa boø vaø chöùa nhöõng teá baøo Bifidobacteria laø Bifider (Nhaät Baûn), Bifidogene (Phaùp) vaø Omiflora moät saûn phaån töø Ñöùc chöùa Lb. acidophilus vaø Bifidobacterium longum. Taïi Canada probiotic coù maët trong yogurt, nöôùc traùi caây, Activia, Yoptimal, Lait Natrel PRO. Ñoái vôùi thöïc phaåm probiotics phaûi ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu veà haøm löôïng vi sinh vaät probiotic trong thöïc phaåm chöùc naêng laø107- 108 cfu/g vaø ñoä an toaøn khi söû duïng saûn phaåm. Baûng 2.2.4 Caùc daïng thöïc phaåm leân men treân theá giôùi söû duïng Lactobacillus hoaëc keát hôïp vôùi caùc vi khuaån khaùc. Teân saûn phaåm Nguoàn goác Chuûng vi khuaån söû duïng Acidophilus milk USA Lb. acidophilus Baolao balao Indonesia Lactobacillus sp Bulgarium buttermilk Bulgaria Lb. delbrueckii spp. bulgaricus Burong dalag Ñoâng Nam AÙ Lc. mesenteroides, P. Pentosesaceus, Lb. plantarum Dahi AÁn Ñoä S. thermophilus, Lb. bulgaricus, Lc. diacetylact._.