CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Đại cương probiotic 1. Định nghĩa probiotic Thuật ngữ “probiotics” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là “vì sự sống” [35]. Năm 1965, thuật ngữ “probiotic” được sử dụng để mô tả các chất được tiết ra bởi một sinh vật có tác dụng kích thích sự phát triển của sinh vật khác.
Năm 2002, hội đồng chuyên gia ủy quyền bởi FAO và WHO định nghĩa probiotic là “vi sinh vật sống” khi được dùng với lượng vừa đủ sẽ mang lại lợi ích cho sức khỏe vật chủ [23]. Một khái niệm khác là prebiotic, được định nghĩa là một thành phần thực phẩm không tiêu hóa được có ảnh hưởng có lợi đến vật chủ bằng cách kích thích có chọn lọc sự phát triển của một hoặc một số ít vi khuẩn trong đường ruột, do đó cải thiện sức khỏe vật chủ. Cả probiotics và prebiotics kết hợp với nhau tạo thành Synbiotics, giúp cải thiện sự tồn tại của vi khuẩn trong đường tiêu hóa (GIT), do đó giúp tác dụng của chúng tăng lên đáng kể [23]. Nồng độ VSV probiotic cần thiết để đạt được hiệu quả lâm sàng được báo cáo là ≥ 10 CFU/ml trong ruột non và ≥ 108 CFU/g trong ruột già.
Liều lượng probiotic thường 6 được sử dụng ở người là 107-109 CFU/ngày [31]. Probiotic được tìm thấy trong một số thực phẩm và các chất bổ sung (có thể là tự nhiên hoặc được thêm vào trong giai đoạn chế biến). Các thực phẩm này gồm sữa chua, đồ uống từ sữa chua, sữa lên men và chưa lên men, đậu tương lên men, đồ uống đậu nành và một số nước hoa quả [7]. Tiêu chuẩn vi sinh vật probiotic Vi sinh vật muốn được công nhận là probiotic cần phải đáp ứng được một số tiêu chuẩn như sau: - Có nguồn gốc rõ ràng, thuần chủng (có định danh chính xác, mang đặc điểm di truyền ổn định) [3].
- Không gây bệnh cho vật chủ, không sinh độc tính (thuộc nhóm GRAS an toàn và lành tính, không liên quan đến bệnh tật, không mang các gen đề kháng kháng sinh có thể truyền được) [10]. - Có đặc tính probiotic, sinh sản phẩm với hiệu suất cao (có khả năng sống sót qua hệ tiêu hóa, có khả năng phát triển trong đường ruột, có hiệu quả có lợi và đáng tin cậy được chứng minh khoa học) [3]. 2 - Dễ nuôi cấy, tăng sinh nhanh trong môi trường sản xuất, có thể đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp. Ổn định trong bảo quản và dễ bảo quản, tỷ lệ vi sinh vật sống sót cao trong thời gian bảo quản.
Tác dụng của probiotic Một số cơ chế của probiotic đã được công nhận, bao gồm sản sinh các chất ức chế sinh trưởng, cạnh tranh dinh dưỡng với vi khuẩn khác, giải phóng các chất chuyển hóa bảo vệ ruột, điều hòa nhu động ruột,…[23]. Tác dụng của probiotic đã được ghi nhận đáng kể trên lâm sàng, bao gồm cải thiện hệ miễn dịch thông qua điều chỉnh số lượng và sự đa dạng của hệ vi sinh vật có lợi ở đường ruột; giảm các triệu chứng liên quan đến các rối loạn đường tiêu hóa; cải thiện nồng độ cholesterol trong máu; loại bỏ độc tố nấm mốc; giảm huyết áp; giúp hồi phục sau khi mắc bệnh tiêu chảy du lịch; cải thiện khả năng dung nạp glucose trong máu và kiểm soát bệnh tiểu đường; nâng cao trạng thái tinh thần và nhận thức [27]. Ngoài ra, probiotic được báo cáo là mang các đặc tính làm trẻ hóa da, có khả năng cải thiện bệnh chàm dị ứng, chữa lành vết thương và sẹo, có thể được sử dụng để ngăn ngừa và điều trị các bệnh về răng miệng [42]. Phân loại probiotic Các loài vi sinh vật probiotic được sử dụng rất phong phú, chúng được phân loại thành 3 nhóm: Nhóm vi khuẩn lactic (LAB): Vi khuẩn được tìm thấy trong sữa và các sản phẩm từ sữa, các sản phẩm lên men và trong hệ tiêu hóa, khoang miệng, đường ruột và âm đạo ở người.
Đây là nhóm vi khuẩn Gram (+), không sinh bào tử, dạng hình cầu hoặc hình que, hô hấp kỵ khí hoặc vi hiếu khí, phát triển ở nhiệt độ thích hợp là 37oC, có khả năng chịu được pH acid 4,5-7,0 [46]. LAB sinh acid lactic, bacteriocin và một số vitamin có lợi cho sức khỏe con người [49]. Nhóm nấm men: Vi sinh vật sinh dưỡng bằng nảy chồi, ít sinh bào tử, không có mặt trong hệ tiêu hóa ở người. Chúng hô hấp kỵ khí hoặc hiếu khí, phát triển tối ưu trong nhiệt độ 25-30oC, tuy nhiên chúng có thể phát triển ở khoảng nhiệt độ 0-47oC.
Nấm men phát triển tốt trong điều kiện acid, ở pH 4,0–4,5, ngoài ra nấm men có thể phát triển ở pH thấp hơn hầu hết các vi khuẩn, nhưng không phát triển tốt trong điều kiện pH kiềm. Nấm men có khả năng sinh protease và thủy phân các polypeptid [13]. Nhóm vi khuẩn chi Bacillus: Vi khuẩn được tìm thấy trong đất, không khí và thực phẩm lên men. Đây là nhóm vi khuẩn Gram (+), có khả năng sinh bào tử, có thể tồn tại trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, không có mặt trong hệ tiêu hóa ở 3 người.
Vi khuẩn hô hấp hiếu khí hoặc kỵ khí, phát triển ở nhiệt độ thích hợp là 37oC. Chúng chịu được pH acid, kháng được nhiều dòng kháng sinh, chịu được nhiều loại hóa chất, có khả năng sinh bacteriocin, amin sinh học (BA) [30],[47]. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus lần đầu tiên được Moro phân lập từ phân của trẻ sơ sinh vào năm 1900. Sau này vi khuẩn được phân lập từ đường ruột của người và động vật khỏe mạnh và được báo cáo là xuất hiện trong phân của trẻ sơ sinh bú sữa và những người lớn tuổi có chế độ ăn nhiều sữa, lactose hoặc dextrin [40].
Phân loại hiện tại của Lactobacillus acidophilus như sau [20]: Ngành: Fermicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillales Họ: Lactobacillaceae Chi: Lactobacillus Loài: Lactobacillus acidophilus Hình 1.1: Hình ảnh Lactobacillus acidophilus dưới kính hiển vi điện tử [46] 1. Đặc điểm hình thái, sinh lý, điều kiện nuôi cấy Về mặt hình thái, L. acidophilus là vi khuẩn Gram dương hình que, không sinh bào tử với các đầu tròn, kích thước 0,6-0,9 x 1,5–6 µm, đứng đơn lẻ hoặc theo cặp hay thành chuỗi ngắn. Khuẩn lạc thường nhỏ (2–5 mm) với rìa rõ ràng, lồi, nhẵn, sáng lấp lánh và mờ đục [20].
Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 37-42℃ trong điều kiện môi trường vi hiếu khí hoặc kỵ khí, có thể phát triển ở nhiệt độ lên tới 45oC. acidophilus phát triển tốt 4 nhất ở pH = 5,5-6,0 và ngừng phát triển khi pH < 4,0. Nó là một trong những loài lactobacilli nhạy cảm với oxy nhất [12]. Vi khuẩn có khả năng tạo ra nhiều loại hợp chất kháng khuẩn, bao gồm acid lactic (> 85%), hydrogen peroxid và một số bacteriocin [40].
acidophilus được nuôi cấy thích hợp trong môi trường vi hiếu khí tiêu chuẩn chứa 5% CO2, 10% hydro và 85% nitơ. Môi trường nhân giống chính cho vi khuẩn này là môi trường MRS lỏng. Môi trường nuôi cấy phải giàu dinh dưỡng, chứa acid amin và vitamin (pepton, trypton, cao nấm men, cao thịt), natri acetat, muối magiê để kích thích sự phát triển của vi khuẩn [40]. Canxi pantothenate, acid folic, niacin và riboflavin là những chất cần thiết cho môi trường nuôi cấy vi khuẩn [20].
Vai trò của Lactobacillus acidophilus đối với sức khỏe L. acidophilus đem lại rất nhiều lợi ích về mặt sức khỏe, đặc biệt là cải thiện một số tình trạng bệnh lý ở người: Bệnh lý tiêu chảy L. acidophilus được sử dụng như một chất bổ sung cho liệu pháp bù nước trong điều trị tiêu chảy nhiễm trùng. Kết quả thu được rất khả quan và nhất quán trong việc rút ngắn đáng kể thời gian và tần suất tiêu chảy.
Các thử nghiệm lâm sàng đã chứng minh hiệu quả điều trị của L. acidophilus cùng với liệu pháp dung dịch bù nước để điều trị tiêu chảy cấp tính do rotavirus gây ra ở trẻ sơ sinh [18]. Hội chứng ruột kích thích (IBS) Những sự thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột và vấn đề viêm niêm mạc có thể góp phần vào sự phát triển của IBS, do đó, L. acidophilus có thể cải thiện các triệu chứng thông qua việc cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột [29].
Một nghiên cứu năm 2008 đã cho thấy việc sử dụng chế phẩm chứa L. acidophilus có thể làm giảm tần suất đau bụng và khó chịu ở bệnh nhân [44]. Không dung nạp lactose Không dung nạp lactose là kết quả của sự suy giảm trong hoạt động của enzym lactase, một enzym chịu trách nhiệm phân giải đường lactose ở người, đây là một loại đường tự nhiên có trong thực phẩm từ sữa. Việc bổ sung Lactobacillus acidophilus có thể hỗ trợ cơ thể chuyển hóa và phân giải lactose [43].
Tăng cường miễn dịch Lactobacillus acidophilus có khả năng kích thích phản ứng tiền viêm và kháng virus thông qua cơ chế kích thích Interleukin-12 là một cytokin đáp ứng miễn dịch tự nhiên, do đó có thể góp phần tăng cường miễn dịch cho cơ thể người [50]. 5 Điều hòa cholesterol Nồng độ cholesterol trong máu cao, đặc biệt là LDL-cholesterol có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng L. acidophilus có thể làm giảm đáng kể nồng độ LDL-cholesterol và cholesterol toàn phần trong máu, trong khi nồng độ HDL-cholesterol, triglycerid không có sự thay đổi đáng kể [39].
Nhiễm trùng âm đạo Lactobacilli là những vi khuẩn phổ biến trong âm đạo, chúng tạo ra acid lactic ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn có hại khác. Tuy nhiên khi sự cân bằng trong môi trường này bị thay đổi, các cơ chế bảo vệ kháng khuẩn mất hiệu lực, điều này sẽ dẫn đến sự sinh sôi của các vi khuẩn gây bệnh trong âm đạo, có thể làm tăng nguy cơ nhiễm trùng đường tiết niệu và các biến chứng thai kỳ. acidophilus có thể là một giải pháp ngăn ngừa và điều trị nhiễm trùng âm đạo thông qua việc làm tăng lactobacilli trong âm đạo [18]. Ngoài những tác dụng kể trên, Lactobacillus acidophilus còn có khả năng kháng vi khuẩn Helicobacter pylori ở dạ dày, chống lại tác nhân gây ung thư, giảm các triệu chứng dị ứng và bệnh chàm, ngăn ngừa sỏi thận… [18].
Dạng bào chế hỗn dịch dầu chứa probiotic 1. Một số dạng bào chế chứa probiotic Nhiều công thức khác nhau đã được thử nghiệm thông qua các đường dùng khác nhau để tối đa hóa lợi ích điều trị của chế phẩm sinh học. Mỗi dạng bào chế đều có những ưu điểm và hạn chế riêng tùy thuộc vào đặc tính giải phẫu, vi khí hậu và điều kiện sinh lý cụ thể [9]. Bột, cốm Hầu hết các chế phẩm sinh học nói chung và chế phẩm probiotic nói riêng trên thị trường đều được bào chế dưới dạng bột hoặc hạt.