Tài liệu Nghiên cứu sản xuất kẹo viên synbiotic

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................................ iii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................................. iv MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………………………………………………………...2 1.1. Thực phẩm chức năng cho hệ tiêu hóa: ................................................................................ 2 1.1.1. Thực phẩm đƣờng ruột ...................................................................................................... 2 1.1.2. Chuyển hóa thực phẩm đƣờng ruột ................................................................................... 2 1.1.3. Hệ vi sinh vật đƣờng ruột:................................................................................................. 3 1.1.4. Thực phẩm chức năng đƣờng ruột: ................................................................................... 3 1.2. Tổng quan về prebiotic ........................................................................................................... 4 1.2.1. Định nghĩa prebiotic.......................................................................................................... 4 1.2.2. Tính chất prebiotic ............................................................................................................ 5 1.2.2.1. Tính chất hóa lí ......................................................................................................... 6 1.2.2.2. Tính chất sinh lí........................................................................................................ 7 1.2.3. Tác động có lợi cho sức khỏe ngƣời ................................................................................. 8 1.2.4. Tác động của prebiotic lên probiotic ............................................................................... 11 1.2.5. Phân loại prebiotic........................................................................................................... 15 1.2.5.1. Prebiotic có nguồn gốc tự nhiên ............................................................................. 15 1.2.5.2. Prebiotic tổng hợp................................................................................................... 16 1.2.6. Prebiotic tiêu biểu ........................................................................................................... 17 1.2.6.1. Fructooligosaccharide (FOS) ................................................................................. 17 1.2.6.1.1. Nguồn gốc ............................................................................................................ 18 1.2.6.1.2. Cấu tạo ................................................................................................................. 19 1.2.6.1.3. Tính chất .............................................................................................................. 19 1.2.6.1.4. Tình hình tổng hợp ............................................................................................... 23 1.2.6.1.5. Enzyme fructotransferase (FTS)- hoạt tính và cố định FTS ................................ 26 1.2.6.1.6. Quy trình công nghệ sản xuất FOS cao độ ........................................................... 31 1.2.6.2. Inulin ....................................................................................................................... 36 1.2.6.3. Trans-galactooligosaccharide (TOS) ...................................................................... 37 1.2.7. Ứng dụng của prebiotic ................................................................................................... 40 1.2.8. Hƣớng nghiên cứu và phát triển prebiotic....................................................................... 41 i 1.3. 1.2.8.1. Hướng mở cho ngành thực phẩm ............................................................................ 41 1.2.8.2. Trong y học, cải thiện sức khỏe người .................................................................... 41 Tổng quan về synbiotic ......................................................................................................... 41 1.3.1. Khái niệm ........................................................................................................................ 41 1.3.2. Ứng dụng......................................................................................................................... 42 1.4. Sấy thăng hoa ........................................................................................................................ 43 1.4.1. Định nghĩa ....................................................................................................................... 43 1.4.2. Ƣu, nhƣợc điểm sấy thăng hoa........................................................................................ 43 1.4.3. Các giai đoạn trong sấy thăng hoa .................................................................................. 44 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KẸO VIÊN SYNBIOTIC…………………………………………. 47 2.1. Công nghệ sản xuất kẹo ........................................................................................................ 47 2.1.1. Thuyết minh quy trình.................................................................................................... 47 2.1.2. Vật liệu, phƣơng pháp ..................................................................................................... 49 2.1.3. Thảo luận: hiệu quả sử dụng prebiotic ............................................................................ 51 2.2. 2.1.3.1. Hiệu lực prebiotic ................................................................................................... 51 2.1.3.2. Đánh giá sản phẩm kẹo trong quá trình lưu trữ lạnh ............................................. 53 Ảnh hƣởng chế độ vi gói ....................................................................................................... 56 2.2.1. Cơ sở khoa học vi gói...................................................................................................... 56 2.2.2. Vật liệu, phƣơng pháp vi gói ........................................................................................... 58 2.2.3. Thảo luận: tác động của vi gói ........................................................................................ 61 2.2.3.1. Sự sống của các tế bào probiotic vi gói .................................................................. 61 2.2.3.2. Nghiên cứu vỏ vi gói ............................................................................................... 61 2.3. Khảo sát tối ƣu môi trƣờng sấy thăng hoa.......................................................................... 63 2.4. Khảo sát, tối ƣu quả trình bảo quản .................................................................................. 64 2.5. Đánh giá cảm quan viên kẹo ................................................................................................ 67 2.6. Bảo quản kẹo synbiotic bằng bacteriocin: .......................................................................... 68 CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ…………………………………………………………………………………………73 Kết luận: ............................................................................................................................................ 73 Hƣớng phát triển ............................................................................................................................... 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………… 75 ii DANH MỤC BẢNG CHƢƠNG 1…………………………………………………………………………………… 2 Bảng 1.2: Khả năng tiêu hoá của một số prebiotic trên đƣờng ruột ngƣời ........................... 7 Bảng 1.3 Ảnh hƣởng của prebiotic lên lipid máu ................................................................ 9 Bảng 1.4: Hàm lƣợng FOS của một số loại cây quả (mg/g chất khô) ................................. 18 Bảng 1.5: Đặc tính của FOS so với một số loại đƣờng khác .............................................. 20 Bảng 1.6 : Nguồn thực vật tổng hợp FOS ........................................................................... 24 Bảng1.7 : Vi sinh vật tổng hợp enzym sản xuất FOS ......................................................... 24 Bảng 1.9: Thành phần của trans-galactooligosaccharides: ................................................. 37 Bảng 1.10 : Kết quả kiểm tra vai trò của TOS trên động vật. ............................................ 39 CHƢƠNG 2…………………………………………………………………………………… 47 Bảng 2.1 Tính chất hóa lí của các prebiotic nghiên cứu ..................................................... 50 Bảng 2.2. Khả năng sống của LC-01, LB trong môi trƣờng khảo sát bảo quản ở 4oC ...... 55 Bảng 2.3 Hoạt độ nƣớc của các mẫu thí nghiệm Lactobacillus, Bifidobacterium ............. 62 Bảng 2.4 Tính chất lí hóa và lƣợng tế bào sống của kẹo..................................................... 68 Bảng 2.5 Bacteriocin đƣợc sản xuất bởi vi khuẩn probiotic ............................................... 70 Bảng 2.6 Khả năng kháng khuẩn của chủng Lactococcus lactis ......................................... 71 iii DANH MỤC HÌNH CHƢƠNG 1……………………………………………………………………………………...2 Hình 1.1: Đơn phân monosaccharide của các NDOs .................................................... 6 Hình 1.2 Chuyển hóa acid béo ở gan ............................................................................ 10 Hình 1.3 Lượng tế bào sống probiotic qua thời gian bảo quản ...................................... 14 Hình 1.4 Giá trị pH và độ acid của L. acidophilus La-5 theo thời gian bảo quản ........ 14 Hình 1.5 Hàm lượng N phân giải L.casei-01 (a) or L. acidophilus La-5 (b). ................. 15 Hình 1.6: Sơ đồ các quá trình sản xuất của oligosaccharide prebiotic ......................... 17 Hình 1.7: Công thức cấu tạo của FOS ............................................................................ 19 Hình1.8: Sự thay đổi nồng độ insulin trong máu ........................................................... 21 Hình1.9: Sự thay đổi nồng độ glucose trong máu .......................................................... 21 Hình 1.10: Cơ chế chuyển hóa tạo FOS từ sucrose của FTS A.pullulans ..................... 27 Hình 1.11 Quy trình công nghệ sản xuất FOS cao độ ở quy mô công nghiệp ................ 33 Hình 1.12 Quá trình oxy hóa glucose dưới tác dụng của enzyme GOD ......................... 34 Hình 1.13: cấu trúc hoá học của inulin .......................................................................... 36 Hình 1.14 Biểu đồ chuyển hóa prebiotics ....................................................................... 41 Hình 1.15: Hệ thống sấy thăng hoa………………………………………………………… 46 CHƢƠNG 2………………………………………………………………………………….....47 Hình 2.1 Quy trình công nghệ sản xuất kẹo viên synbiotic ............................................. 48 Hình 2.2 Hiệu quả sử dụng của prebiotic lên probitic ………………………………… 52 Hình 2.3 Biểu diễn sự thay đổi pH và TA cho bốn mẫu bảo quản ở 40C. ..................... 54 Hình 2.4 Phương pháp vi gói phun phủ ........................................................................ 57 Hình 2.5 Kĩ thuật tạo hạt gel vi gói ................................................................................ 58 Hình 2.6 Phần cắt ngang của gel casein sau vi gói Lactobacillus,Bifidobacterium...... 59 Hình. 2.7 Khả năng sống tế bào Bifidobacterium và Lactobacillus trong các mẫu khi sấy thăng hoa. ................................................................................................................. 61 Hình 2.8 Lượng tế bào Lactobacillus trên môi trường khảo sát trong sấy thăng hoa ... 63 Hình 2.9 Khả năng sống của Bifidobacterium bảo quản ở 4oC và 25 oC, 11%...............65 Hình 2.10 Khả năng sống của Bifidobacterium bảo quản ở 4oC và 25 oC, độ ẩm 33%..65 Hình 2.11 Khả năng sống của Lactobacillus bảo quản ở 4oC và 25 oC, độ ẩm 11%......66 Hình 2.11 Khả năng sống của Lactobacillus bảo quản ở 4oC và 25 oC, độ ẩm 33%.......67 Hình 2.13 Vi khuẩn gây bệnh bị ức chế hoạt động ở pH thấp (<3.5)………………….. 69 Hình 2.14 Khả năng kháng khuẩn của dịch bacteriocin của chủng Lc.lactis ……… …..72 iv MỞ ĐẦU Ngày nay, ta dƣờng nhƣ quá quen thuộc với các sản phẩm chức năng hỗ trợ tăng cƣờng sức khỏe con ngƣời, giúp phòng ngừa và có thể chữa trị nhiều loại bệnh. Trong số đó, có tác dụng khá lớn và cũng đƣợc nhắc đến khá nhiều đó là các sản phẩm có bổ sung probiotic, nhƣ là: sữa chua probi, yakult, kem probiotic, phomat có chứa probiotic. Thế nhƣng, khái niệm kẹo synbiotic là còn mới lạ, probiotic là những vi sinh vật có tác động có lợi cho con ngƣời và động vật, nhƣ là lợi ích cho đƣờng tiêu hóa, tăng cƣờng hệ miễn dịch, giảm dị ứng lactose, giảm ung thƣ…Prebiotic là những thành phần chất không tiêu hóa đƣợc, nhƣng có thể đƣợc lên men bởi hệ vi sinh vật đƣờng ruột mang lại những lợi ích cho cơ thể chủ. Những lợi ích này sẽ càng có hiệu quả hơn nếu kết hợp probiotic với prebiotic chức năng. Sự kết hợp đồng thời probiotic và prebiotic mang lại sản phẩm synbiotic, cho nhiều tác động có lợi hơn nhiều so với khi chỉ sử dụng đơn lẻ từng chất. Viên kẹo synbiotic mang hƣơng vị sữa chua là một sản phẩm có sự kết hợp đó, nhằm mang lại hiệu quả cao hơn cho sức khỏe con ngƣời. Với những điểm thú vị còn chƣa khai thác hết, đã cuốn hút sinh viên thực hiện đề tài ―nghiên cứu sản xuất kẹo viên synbiotic‖, mong muốn đƣợc làm sáng tỏ hơn lợi ích về synbiotic cũng nhƣ về sản phẩm kẹo chức năng. Nội dung và mục tiêu cần đạt đƣợc trong đề tài: - Nghiên cứu sản xuất prebiotic, cụ thể là FOS trong quy mô công nghiệp, để làm thành phần quan trọng bổ sung vào kẹo viên synbiotic. - Nghiên cứu quy trình sản xuất kẹo synbiotic. - Khảo sát ảnh hƣởng có lợi của prebiotic lên probiotic trong sản phẩm. - Khảo sát yếu tố vi gói và tối ƣu môi trƣờng sấy thăng hoa, tác động của chúng lên sự sống của probiotic. - Khảo sát điều kiện bảo quản sản phẩm. v Chƣơng 1: Tổng quan CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Thực phẩm chức năng cho hệ tiêu hóa: 1.1.1. Thực phẩm đƣờng ruột Vi khuẩn thƣờng trú trong ruột già phụ thuộc vào nguồn cơ chất cung cấp cho sự hoạt động và tăng sinh của chúng. Cơ chất này chủ yếu đƣợc cung cấp bởi chế độ ăn uống, cũng có một phần từ nguồn nội sinh nhƣ mucin và chondroitin sulphate. Bất kỳ thực phẩm nào không tiêu hóa ở phía trên đƣờng tiêu hóa (dạ dày, ruột non) đƣợc xem là một thực phẩm đƣờng ruột cho các vi sinh vật cƣ trú tại ruột già, phụ thuộc vào quá trình lên men xảy ra, chúng có thể có những tác động tích cực hay tiêu cực cho sức khỏe của vật chủ [17]. Nguồn dinh dƣỡng carbohydrate là tiền chất chính cho quá trình lên men, ATP đƣợc hình thành thông qua phosphoryl hóa cơ chất, phân hủy saccharose. Nguồn cacbon chủ yếu là dinh dƣỡng cho vi khuẩn phát triển trong ruột già là tinh bột, polysaccharide, cùng với các protein, peptide khác nhau và carbohydrate trọng lƣợng phân tử thấp. Một loạt các endo và exo-glycosidase, protease, các amino- peptidase của vi khuẩn có thể phân hủy các polyme phức tạp này, hình thành sản phẩm nhỏ hơn: đƣờng, amino axit. Vi khuẩn đƣờng ruột sau đó có khả năng lên men các chất trung gian này để thành chất chuyển hóa có lợi khác. 1.1.2. Chuyển hóa thực phẩm đƣờng ruột Các sản phẩm chủ yếu của lên men carbohydrate là các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) và các loại khí. Phần lớn các sản phẩm cuối cùng (95-99%) đƣợc hấp thu vào máu. SCFA sinh ra là acetate, propionate và butyrate. Ngƣời ta cho rằng acetate đƣợc làm sạch ở cơ bắp. Propionate phần lớn bị hủy trong gan, trong khi butyrate là nguồn năng lƣợng chính cho đƣờng ruột, các axit hữu cơ chẳng hạn nhƣ succinat và pyruvate thì làm tăng hiệu quả lên men trong ruột già. Các hệ thống trao đổi chất của SCFA trong gan đƣợc cho là đóng góp khoảng 7-8% nhu cầu năng lƣợng hàng ngày cho vật chủ , tất cả cho thấy vai trò quan trọng của vi sinh vật đƣờng ruột trong quá trình dinh dƣỡng ngƣời[17]. Sản phẩm cuối chiếm ƣu thế của quá trình lên men protein, gồm hợp chất phenol, amoniac và một số amine. Những chất chuyển hóa này có liên quan trạng thái lâm sàng nhƣ tâm thần phân liệt, tạo khối u, chứng đau nửa đầu. Trang 2 Chƣơng 1: Tổng quan Từ đây cho thấy, sản phẩm phân giải saccharose trong ruột là lành tính, trong khi những chất phát sinh từ sự phân giải protein là bất lợi. Nhƣ vậy, có những kết quả tích cực cũng nhƣ tiêu cực liên quan đến quá trình lên men vi khuẩn đƣờng ruột. 1.1.3. Hệ vi sinh vật đƣờng ruột: Đƣờng ruột con ngƣời là một hệ khuẩn khu trú phức tạp trong đó có sự tồn tại cân bằng hài hòa giữa các vi sinh đƣờng ruột và cơ thể chủ. Vi khuẩn đƣờng ruột đƣợc dùng nhƣ là một kích thích chính cho sự phát triển của hệ thống miễn dịch niêm mạc (Deplancke và Gaskins năm 2002; Macfarlane và Cummings 2002). Cho tới nay, kiến thức về thành phần hệ vi khuẩn đƣờng ruột đã đƣợc nghiên cứu, có chứa khoảng 400-500 loài vi sinh vật khác nhau trong đƣờng ruột. Các nhóm chính có lợi quan trọng là Bacteroide, với đóng góp đáng kể : Bifidobacteria, Clostridia, Fusobacteria, Eubacteria, Lactobacilli, Coliform, Peptococci, Peptostreptococci, Streptococci kỵ khí. Số lƣợng các vi khuẩn đƣờng ruột lớn có thể cao tới 1012 trên gam vật liệu phân, và có nhiều đóng góp tích cực cho hệ tiêu hóa, chống táo bón, tiêu chảy... [17]. Hệ vi sinh vật của ruột già cũng có chứa các thành phần gây bệnh nếu phân giải protein, sinh sản phẩm gây hại. Hơn nữa, cơ quan này là nơi cho các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm, chẳng hạn nhƣ các ký sinh trùng, vi rút và bacteria. Tác nhân vi khuẩn gây bệnh truyền qua thực phẩm bao gồm Campylobacter, Salmonellae, Listeria và một số chủng Escherichia coli. Theo thống kê năm 1996, E. coli sản xuất ra chất độc verocytoxin (VTEC) O157, làm 21 ngƣời chết, chúng cũng đƣợc cho là nguyên nhân gây các bệnh đƣờng ruột nghiêm trọng nhƣ bệnh viêm ruột (loét đại tràng, bệnh Crohn), ung thƣ ruột kết. Mới đây (tháng 6- 2011) Viện gen Beijing Genomics đã phát hiện và khẳng định dòng E.coli O104 đang hoành hành ở châu Âu là một dòng vi khuẩn mới có tính dễ truyền nhiễm và siêu độc, có khả năng kháng các loại kháng sinh chính nhƣ sulfonamide, cephalothin, penicillin và streptomycin; chủng này đã gây tử vong 22 ngƣời [43]. 1.1.4. Thực phẩm chức năng đƣờng ruột: Nhìn chung, các thành phần khác nhau của các vi sinh vật đƣờng ruột có thể mang lại những giá trị thúc đẩy sức khỏe cũng có thể có những tác động tiêu cực gây ra bệnh tật. Từ đây, cần có chế độ dinh dƣỡng hợp lí, hỗ trợ bổ sung hệ vi khuẩn chức năng có lợi, và xem xét nguồn thực phẩm chức năng dùng cho hệ vi sinh này, thông qua đó Trang 3 Chƣơng 1: Tổng quan sẽ hạn chế đƣợc vi khuẩn gây hại. Probiotic, prebiotic và synbiotic là tất cả các phƣơng pháp tiếp cận để cải thiện sức khỏe vật chủ bởi sự củng cố hệ vi khuẩn lợi trong đƣờng ruột. Đồng thời mang lại nhiều hiệu quả tích cực cho sức khỏe nhƣ: giảm ung thƣ, cải thiện hệ xƣơng, duy trì hệ tiêu hóa khỏe mạnh, tăng cƣờng hệ miễn dịch, ngừa sâu răng, giảm cholesterol trong máu… Từ những lợi ích lớn của dòng thực phẩm chức năng đƣờng ruột này mang lại, đã cuốn hút sinh viên tìm hiểu và mong muốn nghiên cứu mảng thực phẩm probiotic, prebiotic, synbiotic này; và đi tìm hiểu cụ thể về ―sản xuất kẹo viên synbiotic‖. 1.2. Tổng quan về prebiotic 1.2.1. Định nghĩa prebiotic Prebiotic đƣợc xác định và định tên lần đầu tiên vào năm 1995 do Marcel Robertfroid và Gibson, cho rằng: ―Prebiotic là những thành phần thực phẩm không tiêu hóa, mang hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách kích thích chọn lọc sự tăng trƣởng và hoạt động của một số hữu hạn vi khuẩn trong ruột kết, và do đó cải thiện sức khỏe vật chủ‖ [15]. Tính chất của prebiotic có tiêu chí cải thiện sức khỏe bởi sự kích thích có chọn lọc sự sinh trƣởng và hoạt động của một số hữu hạn vi khuẩn ruột, điều này khó mà xác định đƣợc. Từ đây, các tác giả xem xét lại khái niệm và đề nghị một định nghĩa mới[16]: "Một prebiotic là thành phần không tiêu hóa, đƣợc lên men chọn lọc bởi vi sinh vật đƣờng ruột, cho phép những thay đổi cụ thể, cả về thành phần và hoạt động của hệ vi khuẩn đƣờng tiêu hóa, đem lại lợi ích và sức khỏe cho cơ thể chủ ". Định nghĩa mới, cho thấy một sự phối hợp, cân bằng "prebiotic" và "Bifidogenic", làm gia tăng nồng độ bifidobacteria trong phân ứng với mỗi gam probiotic đƣợc bổ sung hàng ngày. Hiệu quả của bifidogenic phụ thuộc vào loại, nồng độ của prebiotic và vào nồng độ bifidobacteria trong ruột của vật chủ. Theo những nghiên cứu và báo cáo, Gibson và Roberfroid khẳng định : prebiotic là nhóm các oligosaccharide, nhƣng không phải bất cứ loại carbonhydrate nào cũng có thể xếp vào nhóm prebiotic mà chúng cần thoả mãn các yêu cầu sau: - Chống chịu đƣợc môi trƣờng acid của dạ dày, không bị phân giải bởi enzyme động vật và không bị hấp thu ở ruột non. Có khả năng lên men bởi các vi khuẩn đƣờng ruột. Trang 4 Chƣơng 1: Tổng quan - Kích thích sự phát triển và hoạt tính của các vi khuẩn có lợi cho sức khoẻ. Prebiotic không nhất thiết phải là các chất không bị tiêu hoá mà chỉ cần khi đến ruột kết chúng vẫn còn một lƣợng đủ lớn để làm cơ chất cho quá trình lên men ở đây. Những carbohydrate nhƣ inulin và oligofructose (OF), (trans-) galactooligosaccharides (TOS hoặc GOS) hoặc lactulose, thỏa mãn đầy đủ các tiêu chí, có thể đƣợc lên men bằng vi khuẩn đƣờng ruột, (xem bảng 1.1; [33]). Bảng 1.1: Các oligosaccharide, prebiotic Prebiotic Cấu trúc Fructooligosacchride (FOS) -D-Glu[-(12)--D-Fru]n,n=2-4 Nguồn trích Tác động Tổng hợp từ Sac bởi -Fru B, P Oligofructo [-D-Glu]m-D-Fru[-(12)--D-Fru]n Thủy phân inulin B, P Inulin -D-Glu[-(12)--D-Fru]n,n=10-60 chicoree B, P Galactooligosaccharide và TOS -D-Glu[-(14)--D-Gal[-(16)--Gal]n Tổng hợp từ lac bởi -Gal B, P Oligosaccharide đậu nành [-D-Gal-(16)]n-D-Glu[-(12)--D-Fru Từ đậu nành Lactulose [-D-Gal-(14) --D-Fru Lac Lactosucrose [-D-Gal-(14) --D-Glu-(12)--D-Fru Lac+Sac ( tổng hợp bởi -Fru) Glucooligosaccharide Xylooligosaccharide (XO) Sac+Mal(tổnghợpbởiGlT) -Xyl[-(1-4)- -Xyl]nn=1-8 B B,P,PM B B,nnE Trích từ bắpxylanthủy phân B isomalto oligosaccharide(IMO) -D-Glu[-(16) -D-Glu]nn=1-4 Thủy phân tinh bột(AmyAmy+Glase -D-Glu[-(14) -D-Glu]nn=1-6 Thủy phân tinh bột(-Amy+ iso-Amy) Maltooligosaccharid Viết tắt: Glu= Glucose, Fru= Fructose, Sac= Saccharose, Gal= Galactose, Mal=Maltose, -Fru=-Fructofuranosidase, Gal=-Galactosidase, GlT= Glucosyltransferase, //iso Amy=//iso-Amylase, -Glase = -Glucosidase, B=Bifidogen , P= pathogenic bacteria, PM= putrefactive metabolites, nnE= neonantal necrotising Enterocolitis [33] 1.2.2. Tính chất prebiotic Các carbohydrate có thể đƣợc phân loại theo kích thƣớc phân tử hoặc mức độ trùng hợp (số đơn vị monosaccharide kết hợp), thành các monosaccharit, oligosaccharide hoặc polysaccharide. Theo danh pháp IUPAC, oligosaccharide đƣợc định nghĩa là các saccharide có chứa từ 3 đến 10 đƣờng đơn. Cũng có định nghĩa khác, số đơn phân có thể tăng lên 3-19 đơn vị. Trang 5 Chƣơng 1: Tổng quan Đồng thời, dựa trên những đặc tính sinh lý, có thể phân loại thành các carbohydrate tiêu hóa hoặc không tiêu hóa đƣợc. Prebiotic - oligosaccharide không tiêu hóa (NDOs) có các nguyên tử C anomeric : C1 hay C2 trong các đơn vị monosaccharide, có một cấu hình liên kết osidic không thể tiêu hóa đƣợc bởi sự thủy phân của enzyme tiêu hóa (Roberfroid & Slavin, 2000). Các NDOs hiện có sẵn trong tự nhiên , thành phần trong sản phẩm thực phẩm thƣờng có các monosaccharide đơn vị là fructose, galactose, glucose và xylose (Hình 1.2) [35]. Hình 1.1: Đơn phân monosaccharide của các NDOs [35] 1.2.2.1. Tính chất hóa lí NODs đƣợc hòa tan trong nƣớc và cho độ ngọt bằng 0,3-0,6 lần vị ngọt của sucrose. Trong thực tế, vị ngọt phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, mức độ trùng hợp của các oligosaccharide. Theo Roberfroid và Slavin (2000) độ ngọt giảm dần khi chiều dài chuỗi oligosaccharide tăng lên. Cƣờng độ ngọt thấp này khá hữu ích chế biến trong các loại thực phẩm, có thể dùng để thay thế sucrose (có nhƣợc điểm độ ngọt hơi cao). Ngoài ra, khi so sánh với mono-và disaccharide, prebiotic có trọng lƣợng phân tử lớn hơn, tƣơng ứng cũng sẽ có độ nhớt cao hơn. Sự ổn định có thể khác nhau ở từng oligosaccharide prebiotic, tùy thuộc vào dƣ lƣợng đƣờng, dạng vòng C cấu hình anomeric và các loại liên kết. Mối liên kết βglycosidic thì mạnh hơn mối liên kết α-glycosidic, và đƣờng hexose liên kết bền vững hơn đƣờng pentose. Tuy nhiên, ở pH < 4.0 và nhiệt độ cao hoặc lƣu trữ trong thời gian Trang 6 Chƣơng 1: Tổng quan dài tại điều kiện phòng, bất kì oligosaccharide nào trong thực phẩm đều có thể bị thủy phân, dẫn đến việc mất dinh dƣỡng và giảm tính chất hóa lý (Voragen, 1998). Các oligosaccharide prebiotic cũng có thể đƣợc sử dụng để làm thay đổi nhiệt độ đóng băng của thực phẩm đông lạnh, đƣợc dùng để điều khiển cƣờng độ màu của thực phẩm do phản ứng Maillard; trong quá trình gia nhiệt chế biến, chúng cũng làm tăng khả năng giữ ẩm. Giá trị calo của NDOs đƣợc ƣớc tính là 1,5-2,0 kcal/g, chiếm khoảng 40-50% của những carbohydrate tiêu hóa nhƣ sucrose (Sako và cộng sự, 1999.) 1.2.2.2. Tính chất sinh lí Mặc dù oligosaccharide có tính chất hóa lý quan trọng , nhƣng các lợi ích mang đến trong thành phần thực phẩm lại chủ yếu do đặc tính sinh lý quyết định.  Prebiotic là những chất khó tiêu: Prebiotic khó tiêu là do cấu trúc hoá học của nó: cấu tạo từ nhiều đơn phân ( n>= 3), và có những đơn vị tạo liên kết β-glycosidic, không bị thủy phân bởi enzyme tiêu hóa và acid dịch vị; chính vì vậy có tính bền vững hay một số tính chất đƣợc nêu trong phần tính chất hóa lý. Hai công trình nghiên cứu của Bach Knudsen và cộng sự (1995) và Ellegard (1997) đã chứng minh prebiotic vẫn giữ nguyên một lƣợng lớn (86 – 89%) khi đến ruột già [19]. Bảng 1.2: Khả năng tiêu hoá của một số prebiotic trên đƣờng ruột ngƣời Cơ chất Mô hình thí Lƣợng nghiệm nạp vào Lƣợng còn lại Phần trăm Tác giả công bố, năm còn lại (g) (%) Kỹ thuật mở 7.07 thông ruột 21.2 hồi 6.1 86 18.4 87 Inulin nt 17.0 15.0 88 Oligofructose nt 15.5 13.8 89 Oligofructose nt 20.1 6.0 89 (g) Inulin Bach Knudsen và Hessov, 1995 Ellegard và cộng sự, 1997 Molis và cộng sự, 1996 Trang 7 Chƣơng 1: Tổng quan Một số kết quả nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra khả năng không bị tiêu hoá của prebiotic nhƣ: khi dung nạp prebiotic thì lƣợng đƣờng trong máu không tăng (Hidaka, 1986; Rumessen, 1990). Prebiotic khó bị phân giải bởi dịch tiêu hoá từ dạ dày (Nilsson và cộng sự, 1988). Những kết quả trên cùng với hàng loạt nghiên cứu khác đã chứng tỏ prebiotic không bị tiêu hoá trong đƣờng tiêu hoá của ngƣời.  Prebiotic là nguồn dinh dƣỡng của vi sinh vật có lợi trong đƣờng ruột. Nhƣ vậy prebiotic sau khi đi qua gần hết ống tiêu hoá vẫn còn một lƣợng lớn. Khi đến ruột già prebiotic trở thành nguồn dinh dƣỡng cho hệ vi sinh vật ở đây. Trong số các nhóm vi khuẩn kị khí bắt buộc hiện diện trong đƣờng tiêu hóa, các bifidobacteria và lactobacilli là những chủng sử dụng chủ yếu oligosaccharide đƣợc coi là các vi khuẩn có lợi. Lúc này prebiotic đƣợc lên men nhờ khuẩn lợi ở ruột kết. Sở dĩ các vi sinh vật này có khả năng sử dụng prebiotic là do chúng có thể tiết ra một số enzyme ngoại bào có khả năng phân giải các liên kết -(2-1)glycosidic. Sản phẩm của quá trình lên men prebiotic là acid béo mạch ngắn (SCFA) nhƣ acetate, propionate, butyrate và L-lactate, sinh khối vi sinh vật, và các khí CO2, H2, CH4. Tuy nhiên chỉ một chủng vi sinh vật thì chƣa đủ để lên men tuyệt đối prebiotic mà cần sự phối hợp của nhiều chủng khác nhau. Ví dụ nhƣ các chủng Bacteroide có khả năng sử dụng carbohydrate có chỉ số polymer hoá (DP) cao, trong khi các chủng Bifidobacteria chỉ sử dụng đƣợc các loại carbohydrate với chỉ số DP thấp. Khả năng lên men, tốc độ lên men prebiotic còn phụ thuộc vào cấu trúc, độ trùng hợp, liên kết glycosidic, mức độ phân nhánh của chúng, sự kết hợp với vi khuẩn trong quá trình lên men, mối quan hệ giữa cơ chất và các sản phẩm lên men (Voragen, 1998). Prebiotic mạch thẳng thì dễ lên men hơn prebiotic mạch nhánh. Prebiotic có cấu trúc càng giống tự nhiên thì càng dễ tiêu thụ bởi các vi sinh vật đƣờng ruột. 1.2.3. Tác động có lợi cho sức khỏe ngƣời 1.2.3.1. Tác động lên chế độ ăn uống Prebiotic không bị tiêu hóa bởi enzyme trong đƣờng ruột. Vì vậy, chúng làm tăng kích thƣớc khối phân, trọng lƣợng phân, và tần số phân, có tác động tích cực phòng táo bón và tốt cho niêm mạc ruột già [8]. Prebiotic cho tác dụng tích cực khi sử dụng đều hàng ngày, và với lƣợng dùng là 2-10g/ngày. 1.2.3.2. Tác động lên hệ vi khuẩn đường ruột Trang 8 Chƣơng 1: Tổng quan Ảnh hƣởng tích cực của prebiotic và synbiotics cho hệ vi khuẩn đƣờng ruột là thúc đẩy tăng sinh các vi khuẩn có lợi (bifidobacteria và lactobacilli) , ức chế các vi sinh vật có khả năng gây bệnh, cũng nhƣ sự ổn định của môi trƣờng đƣờng ruột bằng cách giảm pH và sinh ra axit hữu cơ chuỗi ngắn, đã đƣợc nghiên cứu, xác nhận trong các thí nghiệm và đƣợc kiểm tra khảo sát lại trên cơ thể động vật. Inulin, oligofructose, TOS, synbiotic làm tăng bifidobacteria và lactobacilli, ức chế chủng vi khuẩn gây bệnh cho con ngƣời và động vật (Clostridium spec., E. coli, Campylobacter jejuni, Enterobacterium spec., Salmonella enteritidis, hoặc S. typhimurium). 1.2.3.3. Tác động lên sự chuyển hóa lipid Những nghiên cứu gần đây nhằm đánh giá prebiotic ảnh hƣởng lên lipid máu (Bảng 1.3). Ba nghiên cứu cho thấy giảm đáng kể cholesterol lipoprotein lƣợng thấp (LDL) và tổng số, không có thay đổi đáng kể triacylglycerol (TAG) [28]. Bảng 1.3 Ảnh hƣởng của prebiotic lên lipid máu Tác giả Yashashati cs Canzi cs FOS inulin 8g ( 2 w) 9g (4 w) Ảnh hƣởng lên Lipid glucose  TC,  LDL glucose  TC NS Luo cs Causey cs FOS inulin 20g (4 w) 20g (3 w) NS  TAG fructan Liều lƣợng TC: cholesterol tổng, NS: không đáng kể, w: tuần NS NS [17]  Cơ chế hạ lipid của prebiotic Prebiotic đƣợc biết nhƣ một cơ chất lý tƣởng cho phát huy hoạt động của vi khuẩn trong ruột kết, đáng chú ý bifidobacteria và lactobacilli. Trong quá trình lên men các sản phẩm sinh ra bao gồm các loại khí (H2S, CO2, H2, CH4), lactate và SCFAs (acetate, butyrate và propionate). Các SCFAs, acetate và propionate đi vào dòng máu, và sẽ đƣợc sử dụng bởi gan. Acetate đƣợc chuyển thành acetyl CoA trong gan và có vai trò nhƣ là một cơ chất cho sự tổng hợp lipid ; trong khi propionate đã đƣợc báo cáo ức chế sự tổng hợp lipid. Butyrate, mặt khác, đƣợc phân giải bởi các tế bào ruột già (colonocytes) và đã đƣợc chứng minh chống lại sự hình thành khối u trong đƣờng ruột. Các loại SCFAs đƣợc sản xuất trong quá trình lên men phụ thuộc vào các chủng vi khuẩn, các chủng này đƣợc kích hoạt bởi prebiotic. Inulin đã đƣợc chứng minh là tăng Trang 9 Chƣơng 1: Tổng quan cả lƣợng acetate và butyrate, galacto-oligosaccharides cũng có tác dụng làm tăng sản xuất acetate và propionate và xylo-oligosaccharides chỉ tăng acetate [17]. Trong một nghiên cứu đã xác định cơ chế hoạt động của prebiotic lên động vật, mà hai đại diện quan trọng là inulin và FOS. Các nghiên cứu in vitro thử nghiệm trên tế bào gan chuột , cho rằng hoạt động OF có liên quan đến sự ức chế tổng hợp cholesterol nhờ SCFA propionate. Trực tràng có mặt acetate và propionate, kết quả là propionate ngăn cản sự hợp nhất acetate đến TAG đƣợc giải phóng từ gan. Fiordaliso và cs chứng minh giảm đáng kể TAG trong máu, phospholipid và cholesterol trong chuột, khi chúng đƣợc cho ăn với 10% (w/v) OF. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng FOS làm giảm lƣợng lipoprotein mức thấp (VLDL), TAG và phospholipid đƣợc tổng hợp trong gan thông qua este hóa acid béo và glycerol-3-phosphate để tạo thành VLDL. Việc giảm cholesterol trong những con chuột chỉ cho kết quả sau khi thời gian dài (16 tuần) cho ăn với OF. Bằng chứng gần đây cho rằng ảnh hƣởng của OF làm giảm VLDL TAG là do làm giảm hoạt động của các enzym lipogenic (acetyl-CoA , cacboxylaza, acid béo synthase, enzym malic, ATP citrate lyase và glucose 6phosphate dehydrogenase). Hình 1.2 1.2.3.4. Ảnh hưởng lên đường huyết: glucose và isulin Cơ chế tác động của prebiotic vào việc giảm mức độ glucose và insulin đƣợc đề xuất có liên quan với các SCFA, đặc biệt là propionate. Một nghiên cứu trên động vật gần đây cho thấy một sự suy giảm cả insulin và glucose sau bốn tuần cho ăn với OF. Các hiệu ứng này đã đƣợc hình thành do hoạt động của OF lên sự tiết hormone ruột, glucosedependent insulinotropic polypeptide (GIP) ở ruột non và glucagon-like peptide 1 (GLP- 1) ở cuối hồi tràng và đại tràng [17] . Hình 1.2 Chuyển hóa acid béo ở gan [17] Trang 10 Chƣơng 1: Tổng quan 1.2.3.5. Dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh Trong những năm gần đây những nỗ lực đã đƣợc thực hiện để cải thiện chế độ dinh dƣỡng cho trẻ bú bình nhằm tạo ra một hệ vi sinh vật đƣờng ruột chứa lợi khuẩn cao tƣơng tự nhƣ của trẻ sơ sinh bú sữa mẹ trong 2 đến 3 tháng đầu. Điều này đã đƣợc thực hiện bằng cách cho trẻ bú sữa có bổ sung cả probiotic: bifidobacteria , lactobacilli và Fructo, galacto-oligosaccharide . Yếu tố quyết định sự thành công đó là lựa chọn áp dụng bổ sung Fructo và galactooligosaccharide [28]. Oligosaccharide sữa mẹ đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và điều hòa miễn dịch của sữa mẹ. Nếu đều đặn bổ sung oligofructose, galacto-oligosaccharide vào các công thức dành cho trẻ sơ sinh với số lƣợng 0,4-1 g/100 ml trong thời gian nuôi từ 3 đến 12 tuần tuổi, sẽ cho kết quả gia tăng đáng kể bifidobacteria trong phân từ 20% đến xấp xỉ 60% (em bé bú sữa mẹ ~ 80%). Ngoài ra, các thí nghiệm ở động vật cũng nhƣ các nghiên cứu ở trẻ sơ sinh và trẻ em (1 và 14 tuổi ), cho thấy lợi thế khác của việc bổ sung prebiotic, probiotic , hoặc synbiotic vào thực phẩm cho trẻ đã làm giảm viêm ruột non, giảm rotavirus và do đó làm giảm tiêu chảy ở trẻ em [24]. Trẻ em ở Thái Lan, Brazil, Mexico, Tây Ban Nha, và Bồ Đào Nha mắc chứng suy dinh dƣỡng, chế độ cho ăn bổ sung prebiotic đã làm tăng hấp thu canxi giúp tăng trƣởng và cải thiện sức khỏe cũng nhƣ kích thích miễn dịch, làm giảm các vấn đề dị ứng [31]. 1.2.3.6. Ảnh hưởng bất lợi của prebiotic Tác dụng phụ của carbohydrate prebiotic, nếu dùng số lƣợng quá nhiều prebiotic ,qua quá trình lên men trong ruột già sinh ra lƣợng lớn khí có thể dẫn đến đầy hơi, hoặc làm rối loạn tiêu hóa , và tiêu chảy. Trong một thử nghiệm cho 80 ngƣời khỏe mạnh dùng 31g - 41g oligofructose, tƣơng ứng 0,04- 0,06 g/kg trọng lƣợng cơ thể [53]. Nhận đƣợc kết quả là một số ngƣời trong số họ bị rối loạn tiêu hóa. Nhìn chung, nên dùng 10-20 g oligofructose hoặc inulin mỗi ngày sẽ không gây tác dụng phụ. 1.2.4. Tác động của prebiotic lên probiotic Nếu prebiotic đƣợc bổ sung chúng sẽ ảnh hƣởng đến đƣờng ruột và có tính nhuận tràng, thông qua việc tác động lên các lợi khuẩn hoặc probiotic. Acid béo mạch ngắn ( SCFA) là sản phẩm chính của prebiotic lên men, chúng làm kích hoạt sự phát triển của vi khuẩn và quá trình lên men. Trang 11 Chƣơng 1: Tổng quan Để có thể phát huy tác dụng, prebiotic cần đi đến manh tràng. Nhƣ đã biết prebiotic khó bị tiêu hóa bởi enzyme ruột non và tuyến tụy do cấu trúc hóa học, cũng nhƣ tỉ lệ cơ chất của từng loại prebiotic ( có loại prebiotic tinh khiết chứa đến 86-87% oligosaccharide nhƣ inulin và FOS, có loại chỉ chứa 20- 30% oligosaccharide còn lại là tinh bột và polysaccharide không phải tinh bột nhƣ XOS chứa 29.4% oligosaccharide, 41% tinh bột, 15% là monosaccharide) [23] Prebiotic khi đến đƣợc manh tràng sẽ là những cơ chất tiềm năng cho lên men bởi hệ vi khuẩn. Trong phần này sẽ khảo sát sự ảnh hƣởng, tác động của inulin và FOS lên vài chủng probiotic đại diện: L. casei , L. paracasei, Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium animalis. Các chủng giống đƣợc phân lập và nuôi trên10% (w / v) thạch sữa tách kem (Himedia, Ấn Độ) ủ ở 37oC trong 72h điều kiện hiếu khí cho và chủng Lactobacillus paracasei, điều kiện kỵ khí cho các chủng khác Lactobacillus acidophillus, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium animalis. Các chủng qua sấy thăng hoa sẽ đƣợc kích hoạt cấy trên môi trƣờng MRS (Biokar Diagnostics, Pháp). Tiến hành thử nghiệm khảo sát trên ba nhóm môi trƣờng, chuẩn bị nhƣ sau: - Môi trƣờng sữa kiểm chứng: lƣợng 50-ml sữa bò tiệt trùng ở 110-1120 C trong 10 phút. - Môi trƣờng sữa đông tụ probiotic: tƣơng tự cho lƣợng 50-ml sữa bò tiệt trùng ở 110-1120 C trong 10 phút, có thêm 2% các chủng L. casei-01, L. - acidophilus La-5 hoặc B. lactis B94 Môi trƣờng sữa đông tụ synbiotic : giống môi trƣờng sữa probiotic nhƣng đƣợc bổ sung thêm 20 g L -1 một hỗn hợp của FOS: Inulin (50:50) (BeneoOrafti, Bỉ). Tiến hành phân tích hóa học để đánh giá: - Độ pH của các môi trƣờng sữa đông bằng cách đo trực tiếp với pH kế (Micro pH năm 2002, Crison, Tây Ban Nha), trong khi độ axit đƣợc xác định theo phƣơng pháp AOAC (1990). - Đánh giá thành phần acid hữu cơ và đƣờng sử dụng trong các mẫu sữa đông bằng bộ máy HPLC của Merck LaChrom (Fullerton CA, USA). Tổng nitơ (TN): N tan trong nƣớc (WSN) và phi protein (NPN) đƣợc xác định theo phƣơng pháp Kjeldahl. - Trang 12 Chƣơng 1: Tổng quan Dùng phƣơng pháp phân tích ba chiều của phƣơng sai (ANOVA) để đánh giá ý nghĩa thống kê của thí nghiệm. Qua các thí nghiệm ta thu các kết quả nhƣ sau:  Khả năng tồn tại của probiotic B. lactis B94 và L. casei-01, trong cả hai môi trƣờng sữa đông probiotic và synbiotic, đạt đƣợc số lƣợng tế bào tối đa là 109-1010 cfu g-1 trong 5 đến 30 ngày bảo quản (Hình 1.3 a, b) trong môi trƣờng sữa đông probiotic L. acidophilus La-5 đã không thể hiện một sự tăng trƣởng đáng kể, giá trị cao nhất lƣợng tế bào trong 30 ngày đầu bảo quản chỉ gần 8.5 log cfu/g; nhƣng nuôi trong môi trƣờng sữa synbiotic thì đạt lƣợng tế bào cao hơn 9 log cfu/g (hình 1.3 c)[11]. Trang 13 Chƣơng 1: Tổng quan Hình 1.3 Lượng tế bào sống probiotic qua thời gian bảo quản[11] môi trƣờng sữa synbiotic môi trƣờng sữa probiotic (a)B. lactis B94, (b)L. casei-01, (c)L. acidophilus La-5 Tuy lƣợng tế bào trong hai môi trƣờng sữa probiotic và synbiotic của B. lactis B94 , L. casei-01 tƣơng đƣơng nhau trong 30 ngày đầu bảo quản, nhƣng 15 ngày sau đó lƣợng trong môi trƣờng sữa probiotic là giảm đáng kể, thấp hơn 8 log cfu/g đối với B. lactis B94 và < 8.5 log cfu/g đối với L. casei-01. Trong khi nếu dùng môi trƣờng sữa synbiotic lƣợng tế bào vẫn duy trì ở mức từ 8.5 - 9 log cfu/g .  Khả năng phân giải carbonhydrate Khảo sát sự phân giải các đƣờng tạo acid hữu cơ mạch ngắn (acid lactic, acid propionic…), đánh giá thông qua độ pH và độ acid đo đƣợc .[13] Hình 1.4 giá trị pH và độ acid của chủng L. acidophilus La-5 theo thời gian bảo quản[11] môi trƣờng sữa symbiotic môi trƣờng sữa probiotic Trang 14 Chƣơng 1: Tổng quan Kết quả cho thấy nuôi trong môi trƣờng sữa synbiotic hiệu quả hơn, phân giải tạo các acid hữu cơ mạch ngắn nhiều hơn, tạo điều kiện cho sự phát triển L. acidophilus trong môi trƣờng acid hơn. Theo Su, Henriksson, và Mitchell (2007), cả L. casei B. lactis có thể phát triển tốt trên môi trƣờng bổ sung FOS hay Inulin. Các hợp chất prebiotic có tác dụng làm giảm độ pH, tạo ra acid lactic và acetic cao hơn. Dễ dàng nhận thấy, chủng L. acidophilus La-5 cho thấy tác dụng rõ rệt của việc bổ sung prebiotic vào môi trƣờng sữa đông, pH của môi trƣờng sữa synbiotic là thấp hơn môi trƣờng sữa probiotic, đồng thời đạt độ acid cũng cao hơn, nhƣng độ acid này không quá thấp để gây ảnh hƣởng khuẩn lactis.  Khả năng phân giải protein Sự phân giải protein : lƣợng Nito hòa tan trong nƣớc WSN và Nito phi protein NPN tăng trong suốt thời gian lƣu trữ đối với môi trƣờng probiotic và synbiotic, còn môi trƣờng kiểm tra thì không, điều này thể hiện vai trò thực tế của enzyme probiotic trong nỗ lực phân giải protein (Hình 1.5). ở chủng L. acidophilus La-5, cho thấy hiệu quả của việc bổ sung prebiotic, lƣợng protein phân giải là cao hơn hẳn trong môi trƣờng chỉ có sữa đông probiotic.[11] Hình 1.5 Hàm lượng N phân giải L.casei-01 (a) or L. acidophilus La-5 (b)[11]. Kiểm chứng probiotic synbiotic 1.2.5. Phân loại prebiotic 1.2.5.1. Prebiotic có nguồn gốc tự nhiên Prebiotic có thể đƣợc tìm thấy trong thành phần tự nhiên nhƣ trong sữa, mật ong, trái cây và rau quả: hành tây, rau diếp xoăn, tỏi tây, tỏi, atisô, chuối, lúa mạch đen, và cây củ hạ. Phần lớn nồng độ dao động từ 0,3% đến 6% trọng lƣợng tƣơi đối với các Trang 15 Chƣơng 1: Tổng quan loài, riêng với rau diếp xoăn và cây củ hạ prebiotic chiếm khoảng 5% đến 10% trọng lƣợng. Măng tây, củ cải đƣờng, tỏi, rau diếp xoăn, hành tây, lúa mì, mật ong, chuối, lúa mạch, cà chua là nguồn đặc biệt của fructooligosaccharide (Sangeetha et al, 2005; Yun, năm 1996;. Ziemer & Gibson, 1998). Isomaltulose có trong mật ong, nƣớc mía, và các sản phẩm từ mía nhƣ mật đƣờng (Lina và cộng sự, 2002.). Xylooligosaccharide có trong măng, hoa quả, rau, sữa và mật ong (Vázquez và cộng sự, 2000.). Galactooligosaccharides đƣợc thấy tự nhiên trong sữa ngƣời và có mức nhỏ hơn trong bò sữa (Alander et al, 2001.).[36] 1.2.5.2. Prebiotic tổng hợp Tổng hợp prebiotic bằng cách thủy phân polysaccharide, và bằng cách tổng hợp từ nguồn disacarite nhờ sử dụng enzyme. [36] Galactooligosaccharide đƣợc sản xuất thƣơng mại hóa nhờ β-galactosidases xúc tác , enzyme này có hoạt động nhƣ transgalactosylation. Trong quá trình sản xuất công nghiệp galactooligosaccharide, dung dịch lactose nồng độ cao - tinh sạch từ dịch whey sữa bò, là đƣợc sử dụng nhƣ cơ chất trong phản ứng này. Đƣờng galactose sẽ đƣợc chuyển đến tổng hợp mạch dài hơn vào lactose. Các sản phẩm chính là các trisaccharide, cụ thể là 4’- hoặc 6’-galactosyllactose, và các oligosaccharide chuỗi dài gồm 4 hoặc nhiều hơn 4 đơn vị monosacarit (Sako và cộng sự, 1999.). Giống nhƣ galactooligosaccharide, lactulose cũng là sản xuất từ lactose, nhƣng trong trƣờng hợp này, quá trình đồng phân hóa trong môi trƣờng kiềm đƣợc sử dụng để chuyển đổi các đơn phân glucose của lactose thành fructose. Sản phẩm lactulose tƣơng đối đắt tiền, không chỉ vì năng suất sản phẩm thu đƣợc từ phản ứng thấp (20-30%) , mà còn do chi phí tinh sạch cao: tách galactose, axit isosacharic và các sản phẩm màu đƣợc tạo ra bởi sự thoái biến một phần lactulose (Villamiel, Corzo, Foda, Montes, & Olano, 2002). Các quy trình công nghiệp sản xuất fructooligosaccharide có thể đi từ hai cách: một là, đƣợc sản xuất từ các đƣờng đôi sử dụng enzym β-fructofuranosidase có hoạt động chức năng transfructosylation. Tƣơng tự nhƣ sản xuất galactooligosaccharide, nguồn nguyên liệu đầu vào yêu cầu có nồng độ cao (Park & Almeida, 1991). Theo Yun (1996) nồng độ sucrose khác nhau từ 600-850 g/l nên đƣợc sử dụng nhằm tiết kiệm chi phí bốc hơi trong quá trình chế biến cuối cùng. Phƣơng pháp thứ hai đƣợc sử dụng cho sản xuất fructooligosaccharides là thủy phân kiểm soát inulin (inulin oligofructose), chất này có thể đƣợc chiết xuất từ rễ rau diếp xoăn, (Crittenden & Playne, 1996). Trang 16