Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và bàn luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị 3 do an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ THẢO HÀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu Tại Việt Nam, các bệnh về đường tiêu hóa đứng đầu trong nhóm các bệnh nội khoa. Trong đó rối loạn tiêu hóa là vấn đề thường gặp nhất. Trong các bệnh về rối loạn tiêu hóa hay hấp thụ thì táo bón, tiêu chảy là những bệnh phổ biến và gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Nguyên nhân là do thay đổi lối sống, chế độ ăn uống không khoa học, chế độ sinh hoạt nghỉ ngơi không phù hợp và đặc biệt là donhiễm khuẩn gây hại như Escherichia coli, Vibrio, Shigella,…từ thực phẩm không vệ sinh, chúng làm mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột và tạo điều kiện cho những vi sinh vật gây hại phát triển tạo độc tố [119]. Sử dụng các sản phẩm có chứa probiotics là một trong những phương pháp góp phần cải thiện hệ vi sinh đường ruột, điều trị các bệnh về rối loạn tiêu hóa và cải thiện sức khỏe cho người sử dụng[2]–[4]. Theo tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization - WHO), hàng năm trên thế giới có khoảng 1,3 tỷ lượt trẻ em dưới 5 tuổi bị tiêu chảy, trong đó 3,5-4 triệu trường hợp tử vong. Việc sử dụng probiotics để điều trị các bệnh về đường tiêu hóa như tiêu chảy nhiễm khuẩn và không nhiễm khuẩn, phòng ngừa và điều trị các rối loạn hệ vi khuẩn đường ruột gây ra do dùng kháng sinh, hội chứng ruột kích thích,.
đã mang lại những hiệu quả đáng kể [123]. Probiotics là những vi sinh vật thiết yếu sống trong đường ruột và có khả năng điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột theo hướng có lợi cho cơ thể vật chủ[21], [22]. Để phát huy các tác dụng của mình, probiotics phải có khả năng vượt qua những trở ngại của acid dạ dày, phát triển nhanh và sống trong đường ruột thậm chí khi có mặt của acid, muối mật và các loại thuốc kháng sinh. Chúng phải bám chặt vào thành ruột và làm tăng khả năng miễn dịch cho cơ thể vật chủ, đặc biệt là kích thích bài tiết immunoglobulin A.Để phát huy các lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng, số lượng tối thiểu của các tế bào probiotics sống trong các sản phẩm tại thời điểm tiêu thụ nên cao hơn 106 CFU/g hoặc CFU/ml sản phẩm[13]–[15].
Phân tích các sản phẩm chứa probiotics ở nhiều quốc gia khác nhau đã cho thấy rằng lượng probiotic sống tồn tại rất ít trong các sản phẩm lên men truyền thống [23], [24]. 4 do an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ THẢO HÀ Mặc dù mang lại những lợi ích đáng kể cho sức khỏe cho người sử dụng nhưng số lượng probiotics trong các sản phẩm sau quá trình sản xuất, bảo quản bị giảm đi. Hơn nữa probiotics rất nhạy cảm với acid trong dạ dày và muối mật trong đường ruột vì thế cần tìm ra hướng giải quyết nhằm làm tăng tỷ lệ vi khuẩn sống sót và giải phóng vi khuẩn probiotics đúng chỗ, đúng thời điểm để mang lại lợi ích về sức khỏe cho người sử dụng. Sử dụng kỹ thuật bao gói probiotics để chống lại điều kiện bất lợi bên ngoài là một cách tiếp cận hiện đang nhận được nhiều sự quan tâm.Hơn nữa bao gói có xu hướng ổn định tế bào, có thể tăng cường khả năng phát triển và ổn định vi khuẩn trong sản xuất [25].
Tổng quan về probiotics 1. Khái niệm Probiotics đã được định nghĩa theo nhiều cách và số lượng định nghĩa về probiotics rất nhiều tùy thuộc vào sự hiểu biết của chúng ta về cơ chế tác động của chúng đối với sức khỏe của con người. Gần đây nhất năm 2002, tổ chứcY tế thế giới (WHO) đưa ra định nghĩa về probioticsvà định nghĩa này đã được kiểm chứng bởi hiệp hội các nhà khoa học quốc tế về probiotics và prebiotic; định nghĩa này là định nghĩa chính xác nhất và được dùng phổ biến nhất: probiotics là những vi sinh vật sống được đưa trực tiếp vào cơ thể, với một lượng đầy đủ sẽ có lợi về mặt sức khỏe cho người sử dụng[1]. Lợi ích của probiotics Có nhiều bằng chứng cho thấy probiotics có tiềm năng mang lại lợi ích sức khỏe cho con người [26].
Nhiều nghiên cứu đã mô tả những lợi ích sức khỏe của chúng khi làm giảm bệnh nhiễm trùng đường tiêu hóa, kháng khuẩn, cải thiện quá trình chuyển hóa lactose, giảm cholesterol trong huyết thanh, kích thích hệ thống miễn dịch, đặc tính chống ung thư, chống tiêu chảy, cải thiện bệnh viêm ruột và ức chếnhiễm khuẩnHelicobacter pylori bằng cách bổ sung các chủng probiotic đã được lựa chọn vào các sản phẩm thực phẩm[2]–[4], [5]–[12].Các tác dụng có lợi của probiotic xuất hiện khi chúng đến vùng dạ dày và ruột với số lượng đủ cao và sống sót được trong điều kiện khắc nghiệt này[27]. Hầu hết các chủng probiotics hiện nay đã được phân lập từ hệ vi sinh vật đường ruột của con người. Vi sinh vật này đóng một vai trò quan trọng trong sức khỏe con người, không chỉ do sự tham gia của chúng trong quá trình tiêu hóa, mà chúngcòn đóng góp tích cực trong sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột và hệ thống miễn dịch [28]. Các cơ chế hoạt động của probiotics được cho là kết quả từ việc điều chỉnh thành phần của hệ vi 5 do an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ THẢO HÀ sinh vật đường ruột và các hoạt động trao đổi chất của chúngngăn ngừa sự tồn tại, phát triển quá mức của các mầm bệnh và kích thích hệ miễn dịch của cơ thể vật chủ[29].
Cơ chế tác dụng của probiotics 1. Cạnh tranh vị trí bám dínhvà chất dinh dƣỡng với vi sinh vật gây bệnh Cách thức hoạt động của probiotics là cạnh tranh loại trừ, nghĩa là cạnh tranh bám vào màng nhầy thành ruột qua đó tạo nên một hàng rào vật lý bảo vệ khỏi sự tấn công của các khuẩn gây bệnh. Khả năng bám dính của probiotics vào niêm mạc ruột được xem là một trong những tiêu chí lựa chọn chủng probiotics. Các tế bào biểu mô đường ruột là các tế bào chủ cho hàng triệu vị trí gắn thụ thể của vi khuẩn khác nhau.
Khi probiotics liên kết với vị trí gắn thụ thể trên tế bào biểu mô sẽ làm thay đổi niêm mạc của tế bào đó và tế bào lân cận. Do đó vi khuẩn có hại ít có khả năng bám dính lên niêm mạc ruột. Probiotics có thể tìm thấy điểm gắn trong rất nhiều vị trí nên có thể ngăn ngừa vi khuẩn có hại xâm nhập. Vi khuẩn bám dính trên niêm mạc ruột nhờ cơ chế đặc trưng (chất bám dính và các phân tử thụ thể của ruột) và cơ chế không đặc trưng (dựa vào những yếu tố hóa học).
Một vài thành phần cấu tạo của vi khuẩn: protein, thành tế bào, carbohydrate, và acid lipoteichoic được xem là có liên quan đến tính bám dính của probiotics vào ruột. Ngoài ra, probiotics còn cạnh tranhnguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ và nhiều loại muối khoáng với vi sinh vật có hại [120]. Sản xuất các hợp chất kháng khuẩn Trong quá trình trao đổi chất,probioticscó thể tạo ra các sản phẩm có tính kháng khuẩn như axit hữu cơ (acid lactic và acid acetic), hydroperoxide, ethanol, diacetyl, acetaldehyde, acetoine, CO2, reuterin, reutericyclin và bacteriocin. Những hợp chất này có thể ảnh hưởng đến sự trao đổi chất và từ đó làm giảm vi sinh vật mang mầm bệnh.
Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH trong khoang ruột thông qua việc tạo ra các chuỗi acid béo ngắn dễ bay hơi, chủ yếu là acetic, propionic, butyric và nhất là acid lactic[30]. Ngoài ra, reuterin và dẫn xuất của reutericyclin cũng có thể ức chế các vi khuẩn Gram âm và Gram dương, nấm và động vật nguyên sinh như giun, sán. Các chất diacetyl, acetaldehyde và acetoin cũng có tác dụng kìm hãm đối với các vi sinh vật có hại ngay cả khiở nồng độ thấp [120]. Cân bằng hệ vi sinh vật đƣờng ruột 6 do an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ THẢO HÀ Probiotics có thể góp phần điều chỉnh thành phần hệ vi sinh vật đường ruột.
Khi tập trung ở khoang ruột chúng tạo nên sự cân bằng tạm thời của hệ vi sinh vật đường ruột, sự thay đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu tiêu thụ thực phẩm có probiotics, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng của chủng probiotics sử dụng.Probioticscó khả năng điều hòa hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật đường ruột. Probiotics có thể làm giảm pH của bộ phận tiêu hóa và có thể theo cách đó sẽ gây cản trở hoạt động tiết ra enzyme của vi sinh vật có hại trong đường ruột. Đồng thời tăng sự dung nạp đường lactose giúp tránh khỏi tình trạng đầy hơi, khó tiêu khi hấp thu những loại thức ăn có chứa nhiều lactose và làm tăng lượng vi khuẩn có lợi, giảm lượng vi khuẩn gây hại[120], [121]. Trong số 5 chủng probiotics thương mại, chủngBacillus (Bacillus cereus, Bacillus clausii, Bacillus pumilus) mang các đặc tính tiềm năngnhư: khả năng sống thành nhóm lớn nhanh chóng phát triển trong đường ruột, có khả năng kích thích phản ứng miễn dịch và hoạt tính kháng khuẩn cao.
Vì vậy chủngBacillus thường được bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm mang lại lợi ích sức khỏe cho người sử dụng. Vi khuẩn Bacillus clausii 1. Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa Bacillus clausii là vi khuẩn hiếu khí có dạng hình que đơn lẻ hoặc kết thành chuỗi (hình 1.1), là vi khuẩn Gram dương có khả năng di động. Vi khuẩn Bacillus clausii có kích thước chiều rộng 1-2 µm, dài 5 µm [22], [31].
Nhiệt độ tối thích để sinh trưởng và phát triển là 40oC, pH tối thích bằng 9 [32].Bacillus clausiiphân bố ở nhiều nơi nhưng chủ yếu là trong đất vườn hoặc đất sét. Ngoài ra có thể tìm thấychúngở trong nước và trong bùn. Vi khuẩn Bacillus clausii có khả năng thủy phân được casein, gelatin và tinh bột nhưng không thủy phân được pullulan[31], [122].Tế bào Bacillus clausii quan sát dưới kính hiển vi 7 do an KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ THẢO HÀ 1. Vai trò Bacilus clausii là loàiprobiotics rất quan trọng với con người cùng với các bào tử của trực khuẩn khác như: Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus coagulans, Bacillus cereus var vietnami [33].Nghiên cứu của Marseglia và cộng sự đã chỉ ra rằng Bacillus clausii không gây nên tác dụng phụ và độc tính đối với trẻ em trong quá trình điều trị[34].
Bacillus clausii phát triển ngay cả khi có mặt các kháng sinh, đồng thời sản sinh các men tiêu hóa như amylase và protease.