Nghiên cứu Tạo Vi Nang Đa Nhân Chứa Lactobacillus plantarum

Thuật ngữ probiotic có nghĩa là “dành cho sự sống”, dùng để chỉ các vi khuẩn có liên quan đến tác dụng có lợi cho con người và động vật. Tổ chức Nông lương Liên Hợp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế thế giới (WHO) định nghĩa probiotic là những vi sinh vật sống mà khi đưa vào cơ thể với một lượng lớn sẽ đem lại tác động có lợi cho sức khỏe vật chủ. Một vi sinh vật có tiềm năng là probiotic phải đáp ứng các tiêu chuẩn như: có nguồn gốc rõ ràng, không gây bệnh, có đặc tính probiotic, dễ nuôi cấy, ổn định trong bảo quản và có tỷ lệ sống sót cao. “Probiotic là những vi sinh vật sống mà khi đưa vào cơ thể với một lượng lớn sẽ đem lại tác động có lợi cho sức khỏe vật chủ” [31].

Thị trường ngày càng chứng kiến sự gia tăng của các sản phẩm thực phẩm chứa probiotic với nhiều chủng đa dạng. Các chủng thường được thương mại hóa bao gồm Lactobacillus spp. (acidophilus, plantarum, reuterie, casei), Saccharomyces spp. (boulardii), và Bacillus spp. Mỗi chủng probiotic có những tác dụng cụ thể khác nhau, nhưng nhìn chung, chúng không chỉ có lợi trong việc điều chỉnh rối loạn hệ vi khuẩn đường ruột và sức khỏe tiêu hóa mà còn đóng vai trò phòng ngừa và điều trị bổ trợ các bệnh chuyển hóa, viêm đại tràng và ung thư đại trực tràng.

Môi trường đường tiêu hóa là một rào cản lớn đối với sự thành công của probiotic. Việc duy trì khả năng sống sót trong dạ dày là một thách thức vì hầu hết các chế phẩm sinh học đều chết hoặc mất chức năng ở môi trường acid. Đồng thời, trong quá trình sản xuất và bảo quản, probiotic còn có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi các yếu tố như nhiệt độ, hoạt độ nước và các thành phần thực phẩm khác. Cần có một hệ thống phân phối probiotic lý tưởng để bảo vệ chúng khỏi các điều kiện bất lợi [37].

Một hệ thống phân phối probiotic lý tưởng cần bảo vệ probiotic khỏi các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất, bảo quản và trong môi trường acid dạ dày. Hệ thống này phải đảm bảo đủ lượng men vi sinh đạt đến vị trí tác dụng. Cần xây dựng công thức vi khuẩn probiotic trong phạm vi 108–109 CFU/g để tiêu thụ và duy trì hiệu quả điều trị là 106 –107 CFU/g ở ruột [45].

Vi nang là những tiểu phân kết tụ hình cầu hoặc không xác định, thành phần gồm dược chất được bao trong một màng polyme. Vi nang đa nhân là vi nang chứa nhiều nhân bên trong, giúp tăng cường khả năng bảo vệ và giải phóng hoạt chất. So với vi nang thông thường, vi nang đa nhân có khả năng bảo vệ probiotic tốt hơn khỏi acid dạ dày và các enzyme tiêu hóa, đồng thời giúp giải phóng probiotic một cách kiểm soát tại vị trí mong muốn trong ruột.

Alginate và Chitosan là hai vật liệu phổ biến được sử dụng để tạo vi nang. Alginate, chiết xuất từ tảo biển nâu, có khả năng tạo gel thông qua liên kết ngang ion với các cation hóa trị II như Ca2+. Chitosan, có nguồn gốc từ chitin, có đặc tính kháng khuẩn và khả năng bám dính vào niêm mạc ruột, giúp tăng cường sự sống sót và hiệu quả của probiotic. Việc kết hợp cả hai vật liệu này có thể tạo ra vi nang với khả năng bảo vệ và giải phóng probiotic tối ưu.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tạo vi nang theo nguyên lý tách pha đông tụ. Quá trình bao gồm các bước: chuẩn bị hỗn dịch tế bào Lactobacillus Plantarum, tạo vi nang bằng cách nhỏ giọt dung dịch alginate chứa tế bào vào dung dịch CaCl2 để tạo gel, và sau đó phủ lớp chitosan lên bề mặt vi nang. Các vi nang sau đó được đông khô để bảo quản.

Khả năng bảo vệ vi nang đa nhân được đánh giá trong môi trường dịch tiêu hóa mô phỏng (dạ dày và ruột non). Khả năng giải phóng vi sinh vật được đánh giá trong môi trường đại tràng mô phỏng. Số lượng vi sinh vật sống sót sau các giai đoạn này được xác định bằng phương pháp pha loãng liên tục và đếm khuẩn lạc. So sánh khả năng sống sót và giải phóng VSV giữa vi nang đa nhân và vi nang thường.

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của tinh bột ở dịch bao gói và Chitosan đến một số đặc tính vi nang đa nhân. Kết quả cho thấy việc sử dụng tinh bột hồ hóa và bổ sung Chitosan giúp tăng cường khả năng bảo vệ vi nang đa nhân trong điều kiện tiêu hóa mô phỏng. Khả năng giữ cấu trúc của một số mẫu vi nang đa nhân trong dịch tiêu hóa mô phỏng cũng được đánh giá.

So sánh số lượng VSV bao gói trong vi nang đa nhân và vi nang thường sau đông khô cho thấy vi nang đa nhân bảo vệ VSV tốt hơn. Nghiên cứu cũng so sánh khả năng giải phóng VSV ở môi trường đại tràng mô phỏng của các mẫu vi nang đa nhân và vi nang thường, kết quả cho thấy vi nang đa nhân giải phóng VSV hiệu quả hơn.

Việc ứng dụng vi nang probiotic trong thực phẩm chức năng mở ra tiềm năng lớn trong việc cải thiện sức khỏe đường ruột cho người tiêu dùng. Các sản phẩm như sữa chua, đồ uống, bánh kẹo có thể được bổ sung vi nang probiotic để tăng cường lợi ích sức khỏe. Nghiên cứu cần tiếp tục đánh giá tính ổn định của vi nang trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau.

Các hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các hệ thống phân phối probiotic tiên tiến hơn, chẳng hạn như sử dụng các vật liệu polyme có khả năng phản ứng với môi trường ruột để giải phóng probiotic một cách chính xác tại vị trí mong muốn. Nghiên cứu cũng nên khám phá các phương pháp tạo vi nang với kích thước nhỏ hơn và khả năng bám dính vào niêm mạc ruột tốt hơn để tăng cường hiệu quả của probiotic.