CHƯƠNG 1. TONG QUAN TÀI TEU Thermobacterium. acidophilus nam trong nhóm các loài lên men đồng hình nghiêm ngặt, chúng không lên men pentose và nhiệt độ sống nằm trong khoảng từ 15—45°C [7]. acidophilus là loài được biết đến nhiều nhất của chi Lactobacillus, được tìm thấy nhiều trong đường tiêu hóa, miệng và m đạo con người và động vật.
Vi khuẩn này lần đầu tiên được ph n lập vào năm 1990 từ ph n trẻ sơ sinh với tên gọi là Bacillus acidophilus và được Holland đổi tên lại vào năm 1929 [9]. Cho đến hiện nay, nhiều chủng L. acidophilus đã được ph n lập, cải tiến và thương mại hóa như chủng L. acidophilus LA-5, NCDO, NCEM.
Nhiều nghiên cứu đã cung cấp các bang chứng về vai tr của L. acidophilus đỗi với lợi ich sức khỏe của con người như tăng cường khả năng dung nạp đường lactose, điều trị dị ứng, ph ng chống bệnh tiêu chảy, giảm cholesterol trong mau, tăng cường hệ miễn dich và giảm nguy co ung thư ruột [7]. Ngoài Lactobacillus thì chủng vi khuẩn được sử d ng rộng rãi làm probiotic là vi khuẩn Bifidobacterium. Bifidobacterium là loài vi sinh vật có mặt trong ruột già của người (chiếm 5-35% trong tổng số vi sinh vật đường ruột).
Bifidobacterium longum thường là loài chỉ phối các loài được phát hiện trong hệ vi khuẩn người, có tiềm năng lớn dé trở thành probiotic. longum có nhiều tac d ng có lợi về mặt sức khỏe của con người như ph ng chống bệnh tiêu chảy ở bệnh nh n được điều trị băng kháng sinh, giảm cholesterol trong máu, giảm các triệu chứng không dung nạp đường lactose, miễn dịch kích thích va ph ng chống ung thư [19]. Một van dé đặt ra là các chủng probiotic có khả năng chống chịu kém đối với các điều kiện về acid, muối mật trong cơ thể người và động vật, do đó, một trong các hướng tiếp cận để giải quyết vẫn đề này là thực hiện phương pháp vi gói chủng probiotic trong các loại vật liệu khác nhau, một mặt vẫn đảm bảo được hoạt tính của chủng probiotic, mặt khác n ng cao khả năng sống sót của chủng probiotic khi đi qua đường tiêu hóa của người và động vật. TONG QUAN TÀI TEU 1.
Tiêu chuẩn lựa chọn vi sinh vật lam probiotic 1. Tiêu chuẩn về an toàn Việc lựa chọn các chung vi sinh vật lam probiotic phải đạt tiêu chuẩn đầu tiên là an toàn cho quá trình sản xuất và ứng d ng. Các nguồn vi sinh vật probiotic có thể được ph n lập từ ruột già, ruột non ở động vật hay con người, từ sữa m, từ nguôn thực phẩm như sữa tươi hoặc các thực phẩm lên men. Các chủng probiotic có nguồn gốc từ người dé dàng được cơ thé con người sử d ng và hấp thu hiệu qua, có tinh an toàn cao.
Điển hình là các loài Lactobacillus, Bifidobacterium và Streptococcus được sử d ng với lịch sử | u đời và công nhận là an toàn (GRAS). Các vi sinh vật khác khi sử d ng làm probiotic cần phải được kiểm tra và nghiên cứu về độc tinh, khả năng g y bệnh, khả năng g y ảnh hưởng xấu đến sức khỏe vật chủ [16]. Tiêu chuẩn về chức năng - Kha năng ton tại trong môi trường acid dạ dày: Khi đi vào cơ thé thi khu vực đầu tiên ma vi sinh vat probiotic tiếp xúc là khoang miệng và da dày. Da day người và động vật là nơi có môi trường acid cực mạnh với pH từ2 3, ngoài ra c n có các enzyme tiêu hoá như amylase, protease, lysozyme.
Cac chung vi sinh vật được sử d ng làm probiotic phải tồn tại được trong điều kiện cực đoan này. Đề khắc ph c tình trạng vi khuẩn bị tiêu diệt hết ở da day và n ng cao hiệu suất tồn tại của vi khuẩn probiotic, phương pháp vi gói probiotic (microencapsulation) đã ra đời. Bang cách bao boc vi khuẩn probiotic trong một chất mang có tính bảo vệ, giảm thiểu sự tiếp xuc truc tiép giữa probiotic va dich vi da day, tỷ lệ sống sot cua vi khuan probiotic đã tăng lên rõ rệt [45]. - Kha năng chịu muối mật: Sau khi qua dạ dày, môi trường cực đoan tiếp theo có tác động mạnh đến kha năng tôn tại của vi khuẩn probiotic là môi trường muối mật.
Dé phát huy hiệu qua probiotic, các chủng vi khuẩn probiotic phải có khả năng tôn tai và phát triển ở nồng độ muối mật từ 0,15 0,3% [27]. Ngoài ra, một số chung probiotic (Bacillus và Lactobacillus) có kha năng sinh enzyme tiêu hoá như amylase, xenlulase, protease, lipase và phytase có vaitr làm tăng khả năng tiêu hoa thức ăn và hap thu chất dinh dưỡng của vật chủ. II CHƯƠNG 1. TONG QUAN TÀI TEU - Tinh bam dính: Các chung probiotic phải bam dính được vào thành ruột, khu trú tốt trên bề mặt đường tiêu hóa hoặc các tế bào biéu mô dé sinh trưởng.
Khả năng bám dính càng mạnh thì khả năng ức chế vi sinh vật g y bệnh, bảo vệ biểu mô càng tăng và tăng khả năng miễn dich của vật chủ. Đặc tính này làm tăng khả năng cạnh tranh của các chủng probiotic với các vi sinh vật bat lợi khác. - - Hoạt tính kháng khuẩn, chống lại các vi khuẩn gây bệnh: Vai tr quan trọng nhất của vi khuẩn probiotic là bảo vệ cơ thé vật chủ tránh khỏi các tác nh n độc hại, bao gdm cac loai vi sinh vat g y bénh va cac chất độc từ vi sinh vật đó sản xuất ra. Các chủng probiotic cần có hoạt tính ức chế vi khuẩn g y bệnh như E.
coli, Salmonella, Helicobacter pylori, Shigella, Clostridium, Enterobacter cloacae và Campylobacteria. Hoạt tinh kháng khuẩn của chúng có thé theo nhiều cơ chế khác nhau như: sản sinh ra các chất bacteriocin, làm giảm độ pH bởi tạo ra acid lactic, tạo ra HO», làm giảm độc tố theo các cơ chế khác nhau, làm giam sự bám dính của các vi khuân g y bệnh trên bể mặt, cạnh tranh dinh dưỡng với các vi khuẩn g y bệnh. Tiêu chuẩn về đặc tính riêng Chung probiotic phải có kha năng sử d ng prebiotic (oligosaccharides, inulin, tinh bột) dé tổn tại va phát triển; có khả năng tong hợp hay sử d ng các vitamin nhóm B, folate, vitamin K. để sản xuất enzyme, acid lactic, vitamin va kháng sinh tự nhiên; có kha năng bám dính vào thành ruột, hình thành tập đoàn vi sinh vật.
Ching probiotic được ph n lập từ ruột người bám dính và thích nghỉ tốt hon so với các chủng probiotic có nguồn gốc động vật [53]. Vi khuẩn probiotic 1. Vi khuẩn Lactobacillus Lactobacillus là trực khuẩn Gram dương, không hình thành bào tử và ít khi di động. Lactobacillus được ph n loại như sau: Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillales Họ: Lactobacillaceae Giống: Lactobacillus [19] 12 CHƯƠNG 1.
TONG QUAN TÀI TEU Lactobacillus có kích thước nhỏ từ 1 — 10 wm, dạng hình que. Các tế bao Lactobacillus thường hình thành dạng chuỗi hay đứng đơn lẻ. Lactobacillus phát triển tốt nhất ở môi trường acid nh , có pH 6,0 — 6,5 và ngừng phát triển ở pH dưới 4,0. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là từ 37 — 42°C, có thể sinh trưởng ở nhiệt độ cao khoảng 45°C [6].
Lactobacillus casei (trai) va Lactobacillus acidophilus (phai) [55, 63] Về nhu cầu oxy, Lactobacillus là vi khuẩn ky khí t y ý, thường sinh trưởng chậm trong không khí. Đôi khi, sự sinh trưởng của chúng có thể được kích thích băng cách thêm 5% CO, vào môi trường nuôi cây [1]. Về nhu cau dinh dưỡng, vi khuẩn Lactobacillus cần chế độ dinh dưỡng đặc biệt, chúng phát triển rất tốt trên môi trường có chứa nhiều phức chất. Lactobacillus có một số đặc tính sinh hóa đặc trưng như: catalase m tính, khử nitrate m tính (đôi khi dương tính với pH > 6), có kha năng lên men glucose.
Người ta có thé dựa trên các sản phâm của quá trình bién dưỡng dé ph n chia các loài Lactobacillus thành 2 nhóm: - Các loài lên men đồng hình - Các loài lên men di hình Các loài thuộc nhóm lên men đồng hình tạo ra 85% acid lactic từ glucose, trong khi các loài lên men dị hình chỉ tạo ra 50% acid lactic và một lượng đáng kể CO», acetate và ethanol. Các loài Lactobacillus lên men đồng hình gồm: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus leichmannii. và các loài lên men di hình gồm: Lactobacillus brevis, Lactobacillus buchneri, 13 CHƯƠNG 1. TONG QUAN TÀI TEU Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum.
Mac d tất cả các loài Lactobacillus đều tạo ra acid lactic, nhưng các loài khác nhau có thé tạo ra các acid lactic khác nhau về đồng ph n hóa học [1]. Lactobacillus giữ vai tr quan trong trong công nghệ thực phẩm, các sản phẩm chế biến từ sữa và rượu bia. Người ta thường tim thay vi khuẩn Lactobacillus ở cả động vật và thực vật. Ở người, Lactobacillus thường hiện diện ở ruột và m đạo [11].
Vi khuẩn Bifidobacterium Bifidobacterium là vi khuẩn Gram dương, không di động, ky khí bắt buộc và được ph n loại như sau: Lop: Actinobacteria Lop ph : Actinobacteriadae Bo: Bifidobacteriales Ho: Bifidobacteriaceae Giống: Bifidobacterium [19]. Vi khuan Bifidobacterium không sinh bào tử, có dạng hình que với nhiều dạng khác nhau như dạng cong, dạng móc c u, dạng hình gậy, dạng ph n nhánh. và thường xuất hiện ở dạng chữ “Y”. Các tế bào vi khuẩn Bifidobacterium thường đứng riêng lẽ, xếp thành cặp hoặc xếp thành hình chữ “Y”.
Kích thước tế bào vi khuẩn khoảng 0,5 - 1,3m. Bifidobacterium longum (trai) và B. bifidum (phải) [62, 64] Vi khuẩn Bifidobacterium dưới điều kiện tăng trưởng khác nhau thì các tế bào có nhiều hình dạng khác nhau. Thành phần trong môi trường nuôi cấy ảnh 14 CHƯƠNG 1.
TONG QUAN TÀI TEU hưởng đến hình thái của Bifidobacterium như N-acetylglucosamin, các thành phan liên quan đến tổng hợp vách peptidoglycan, sự có mặt của các amino acid chính (alanine, acid aspartic, acid glutamic, serine) va ion Ca” [21]. Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của vi khuẩn Bifidobacterium ở người là từ 36 — 38°C, trong khi ở động vật là 41 — 43°C. Tế bào không tăng trưởng ở nhiệt độ dưới 20°C và trên 46°C. thermacidophilum có khả năng phát triển ở nhiệt độ 49,5°C và B.
psychraerophilus có thé phát triển ở nhiệt độ đưới 4°C. pH tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn này là 6,5 — 7. Tế bao vi khuẩn Bifidobacterium không tăng trưởng ở pH thấp hơn 4,5 va cao hơn 8,0 ngoại trừ chủng B. animalis có thé tăng trưởng ở pH 3,5.
Bifidobacterium là loài chịu được acid nhưng không phải là vi sinh vật ưa acid [19]. Về nhu cầu oxy, Bifidobacterium là sinh vật ky khí bắt buộc, tuy nhiên tính nhạy cảm với oxy thay đối t y theo loài và các giống khác nhau của mỗi loài. Một số loài cũng có thé chịu được oxy khi có sự hiện diện của CO>. Khi có mặt CO›, tính nhạy cảm với oxy khác nhau ph thuộc vào các d ng.