CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Định nghĩa Người tiêu dùng hiện đại mong đợi thực phẩm sẽ mang lại cho họ được sự khỏe mạnh và ngăn ngừa bệnh tật vì họ đang ngày càng quan tâm đến sức khỏe của bản thân (Kailasapathy, 2009). Điều này giải thích lý do các sản phẩm probiotic được sử dụng ngày càng rộng rãi.
Probiotic bắt nguồn từ ngôn ngữ Hy Lạp có nghĩa là vì sự sống và được định nghĩa là '' các vi sinh vật sống mà có lợi ảnh hưởng đến sức khỏe của vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn '' (Fuller, 1989). Gần đây hơn, probiotics đã được định nghĩa là '' các vi sinh vật sống mà, khi được dùng với số lượng phù hợp, mang lại lợi ích sức khỏe trên vật chủ '' (FAO / WHO, 2002) [8]. Thực phẩm chứa probiotic phải chứa ít nhất 106 tế bào/g hay 106 tế bào/ml, tại thời điểm tiêu thụ để tạo ra lợi ích trị liệu (Shah, 2002). Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của probiotic bao gồm nhiệt độ, pH, nồng độ acid lactic và acetic và các điều kiện chế biến [52].
Với những định nghĩa mang tính chất lý thuyết này, câu hỏi được đặt ra là liệu một vi sinh vật có được xem xét là probiotic hay không [69]. Vài giới hạn đã được đưa ra, Havenarr và cộng sự (1992) cho rằng để xác định một loài vi sinh vật có phải là probiotic hay không cần dựa vào các yếu tố sau: độ an toàn cho vật chủ, khả năng chống lại acid dạ dày, dịch tuyến tụy, khả năng bám dính vào tế bào thành ruột, hoạt tính kháng khuẩn, khả năng ức chế sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh, khả năng chống lại chất kháng sinh, chịu được phụ gia thực phẩm và ổn định trong chất nền của thực phẩm [32]. Nhiều chủng probiotic đã được nghiên cứu về hiệu quả lâm sàng, bao gồm: Lactobacillus, Bifidobacteria, Streptococci, clostridia và chủng nấm: Saccharomyces boulardii (S. cerevisiae, và Monascus purpureus [19], [26], [49].
Probotics được sử dụng trong thực phẩm là chủng có khả năng sống sót trong đường tiêu hóa, chúng phải kháng được axit dạ dày và dịch mật để đến được ruột non hổ trợ chức năng miễn dịch và phải an toàn khi sử dụng. Trong ngành công nghiệp thực phẩm, một số lượng lớn các sản phẩm probiotic được sản xuất ở dạng sữa, sữa chua uống và đông lạnh, các loại pho mát probiotic, kem, phết bơ sữa và các sản phẩm lên men đậu nành [28]. Vai trò của probiotic Probiotic có tác dụng cải thiện sức khỏe đường ruột, tăng cường hệ thống miễn dịch, tổng hợp và tăng cường hoạt tính sinh học của dinh dưỡng, giảm đi triệu chứng không dung nạp lactose và các triệu chứng dị ứng ở một số cơ thể nhạy cảm, đồng thời giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư. Đường tiêu hóa không chỉ hấp thụ các chất dinh dưỡng mà còn đóng vai trò quan trọng như là cơ quan miễn dịch lớn nhất trong cơ thể người.
Do đó, nó là hệ thống bảo vệ và là hàng rào quan trọng chống lại các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm. Thêm vào các cơ chế bảo vệ nói chung, hệ thống miễn dịch, với các phản ứng đặc hiệu và không đặc hiệu, giúp chống lại các vi sinh vật gây bệnh [36]. Cơ chế hoạt động của probiotics: Cơ chế hoạt động của probiotic vẫn chưa tìm hiểu rõ nhưng được giải thích một cách tổng quát là nhờ vào khả năng cạnh tranh nơi cư trú [27]. Khả năng cạnh tranh nơi cư trú được mô tả là một hiện tượng nhờ vào vi khuẩn kị khí giới hạn số lượng bám dính lên đường ruột của các vi khuẩn có tiềm năng gây bệnh (thường là vi khuẩn hiếu khí) [68].
Oelschlaeger, (2010) báo cáo rằng cơ chế hoạt động của probiotic có thể phân thành ba cơ chế sau: 1. Probiotic có thể tham gia vào hàng rào miễn dịch của tế bào vật chủ tự nhiên cũng như đáp ứng miễn dịch. Cơ chế này gần như đóng vai trò quan trọng nhất trong ngăn chặn và điều trị các bệnh do nhiễm trùng đường ruột cũng như các bệnh viêm đường ruột mãn tính. Điều này cũng có ý nghĩa quan trọng đối với các tế bào ung thư được điều trị bằng xạ trị.
Probiotic cũng có thể tác động trực tiếp lên các vi khuẩn khác bao gồm vi khuẩn hội sinh (một bên có lợi bên còn lại không có lợi cũng không có hại) và vi khuẩn gây bệnh. Cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong nhiều trường hợp ngăn chặn và điều trị các bệnh nhiễm trùng, giúp ổn định cân bằng hệ sinh vật đường ruột. Cuối cùng, hoạt động sống của probiotic cũng có thể tác động lên các chất độc và sản phẩm trao đổi chất của tế bào vật chủ như muối mật, thành phần thực phẩm, kết quả là chất độc bị bất hoạt, các thành phần thực phẩm trong đường ruột vật chủ được phân giải [55]. Nấm men Sacchromyces boulardii S.
boulardii được phát hiện bởi một nhà vi sinh học người Pháp, Henri boulard vào năm 1920 khi ông còn ở Đông Dương tìm kiếm giống mới của nấm men có thể được sử dụng trong quá trình lên men. Vào thời điểm đó dịch tả bùng phát, ông nhận thấy một sô người uống một loại trà đặc biệt không bị bệnh. Loại trà này làm từ vỏ vải thiều và măng cụt, và ông đã cô lập các chất trên và đặt tên nó là Sacchromyces boulardii [50]. Tế bào có dạng hình tròn, bầu dục, sinh sản bằng hình thức này chồi và tạo bào tử túi, hô hấp hiếu khí.
boulardii quan sát dưới kính hiển vi (Nguồn: probooticsdb. boulardii là nấm men tồn tại trong đường tiêu hóa, nhiệt độ tối ưu của nó là 370C, cả in vitro và in vivo, kháng axít dạ dày và sự phân giải protein, nó ức chế sự tăng trưởng của một số tác nhân gây bệnh của vi sinh vật.boulardii thuộc nhóm tế bào nhân thực do đó nó khác với probiotics của vi khuẩn nhân sơ [18]. 3 do an Bảng 1. Một số đặc điểm khác biệt chính giữa vi khuẩn và nấm men và ứng dụng probiotic Đặc điểm Vi khuẩn Nấm men Ý nghĩa probiotic Số lượng hiện diện 99% <1% trong ruột người Kích thước tế bào 1μm 10μm Kháng stearic Đáp ứng miễn dịch qua Peptidoglycan TLRs, chất nhận lectin Chitin, Mannose Thành tế bào LPS (Gram âm) (PPM, PLM), glucan LTA (Gram dương) Điều kiện phát triển tối thích pH 6.5 Có trung tâm hoạt động khác nhau trong đường Nhiệt độ (0C) 10 – 80 20 - 30 ruột Khả năng chống kháng Không Có An toàn khi kết hợp với sinh các giải pháp trị liệu kháng sinh Truyền vật liệu gen Có Không LPS: lipolysaccharide LTA: lipoteichoic acid PPM: phosphopeptidimannan LPM: phospholipomannan TLR: Toll – like receptor – thụ thể giống Toll chống lại nhiễm trùng.
Cơ chế hoạt động của S. boulardii có thể phân thành 3 cơ chế chủ yếu: hoạt động kháng khuẩn, hoạt động dinh dưỡng và điều hòa miễn dịch [5]. Trong đường ruột, S. boulardii thể hiện hoạt động kháng khuẩn của mình bao gồm ba hoạt động chính: tác động trực tiếp kháng độc tố, kìm hãm sự phát triển và lây nhiễm của các mầm bệnh [5].
Hoạt động kháng độc tố của S. boulardii chủ yếu dựa vào chuỗi peptides ngắn do chúng tạo ra. Một enzyme serine protease 54kDa có khả năng kìm hãm nội độc tố và hoạt động ngăn cản sự phân bào của Clostridium difficile bằng việc phân giải độc tố A và B và vùng nhận độc tố A trên bề mặt 4 do an tế bào đường ruột [14, 15]. Bên cạnh đó nó cũng sản sinh ra protein 120kDa, protein này không có khả năng phân giải protein nhưng có hoạt tính cạnh tranh đặc biệt với độc tố tiết ra của V.
cholera làm giảm cAMP (adenosin monophosphate vòng) trong tế bào hấp thụ đường ruột [6, 20]. boulardii tạo ra enzyme phosphatase có khả năng phân giải nội độc tố (như lipopolysaccharide của E. coli 055B5) và bất hoạt những tác động có hại của nó [10]. Trong thí nghiệm in vitro, S.
boulardii kiềm hãm sự bám dính của C. albicans lên tế bào biểu mô, tác động được quan sát với dịch chiết của S. Nghiên cứu cho thấy rằng acid capric, sản phẩm trao đổi chất của S. boulardii có chức năng kiềm hãm sự tạo sợi và bám dính, tạo màng sinh học của C.
Ngược lại với kết quả của một nghiên cứu gần đây đối với động vật gặm nhấm thấy rằng S. boulardii truyền qua đường miệng không ngăn chặn sự bám dính của C.boulardii giúp động vật hay bệnh nhân bị tiêu chảy chống sốc, lấy lại cân bằng cho cơ thể rất nhanh. Thường thì hệ vi sinh vật đường ruột thiết lập lại hệ thống rất nhanh và S.boulardii không gây ảnh hưởng gì đến cấu tạo cơ thể những vi sinh vật trong cơ thể con người [4]. Điều này thúc đẩy quá trình tạo ra các chuỗi acid béo ngắn mạch như butyrate [65].
Những chuỗi acid béo này có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của enterocytes, sự hấp thu chất lỏng, tăng cường khả năng miễn dịch, chống lại khả năng bị viêm, sự phát triển của neuron ruột [9]. Trong nghiên cứu ở những người thiếu sucrase – isomaltase, S.boulardii thúc đẩy hoạt động của enzyme sucrase lên cao đủ cho cơ thể cần [11]. Chất độc của Clostridium difficile và vi khuẩn gây bệnh (như độc tố của E.coli) thúc đẩy sự sưng viêm.boulardii ngăn chặn MAP kinase và hoạt động chuyển hóa theo con đường NF-kB giúp làm giảm các triệu chứng bệnh tiêu chảy. Những nghiên cứu gần đây cho rằng, S.boulardii có khả năng tiết ra môi trường chất hạn chế sự bám dính của lymphocytes lên màng trong tế bào.
Điều này đã đánh dấu sự thúc đẩy quá trình sản xuất IgA và đặc biệt IgG chống chất độc A và B của C. Một số khái niệm Bao gói (Encapsulation) được định nghĩa là một quá trình nhốt một chất này trong một chất khác, tạo thành hạt có kích thước nanometer (nanoencapsulation), micrometer (microencapsulation) hoặc milimet [45]. Cố định (immobilization) và bao gói (Encapsulation) là các định nghĩa được dùng thay thế cho nhau trong các nghiên cứu được công bố. Bao gói là quá trình hình thành một lớp phủ liên tục xung quanh một ma trận bên trong nó, còn cố định thì đề cập đến việc nhốt 5 do an tế bào trong một ma trận, một phần nhỏ vật liệu cố định chỉ tiếp xúc với bề mặt thì trường hợp này không được coi là bao gói [40].
Trong mọi trường hợp, vi khuẩn probiotic phải duy trì sự sống, từ khi được tiêu thụ cho đến khi tiêu hóa hết trong ruột. Đây là khó khăn vì các vi khuẩn phải chịu độ pH axit rất thấp ở đường tiêu hóa. Bao gói vi khuẩn probiotic là một sự lựa chọn tốt để bảo vệ cho tế bào sống tiếp xúc với một môi trường bất lợi [45].