Tài liệu Tiểu luận hãy nêu những hiểu biết của em về chất trợ sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC ***************** TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : Hãy nêu những hiểu biết của em về chất trợ sinh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................................1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT TRỢ SINH..................................................2 I. NGUỒN GỐC, KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI.....................................................2 1.1. Nguồn gốc của chất trợ sinh................................................................................2 1.2. Khái niệm............................................................................................................2 1.3. Phân loại các chất trợ sinh...................................................................................2 II CƠ SỞ KHOA HỌC................................................................................................3 2.1. Vi khuẩn thuộc chi Lactobacilli...........................................................................3 2.1.1. Giới thiệu......................................................................................................3 2.1.2. Phân loại và sinh thái....................................................................................4 2.1.2.1. Phân loại...................................................................................................4 2.1.2.2. Sinh thái.....................................................................................................4 2.2. Vi khuẩn thuộc chi Bifidobacteria.......................................................................5 2.2.1. Giới thiệu......................................................................................................5 2.2.2. Phân loại và sinh thái....................................................................................6 2.2.2.1. Phân loại....................................................................................................6 2.2.2.2. Sinh thái.....................................................................................................6 CHƯƠNG 2 VAI TRÒ CỦA CHẤT TRỢ SINH ĐỐI VỚI CON NGƯỜI.............8 I. HỆ VI SINH VẬT Ở ĐƯỜNG TIÊU HOÁ...........................................................8 1.1. Đặc điểm của vi khuẩn có lợi về vi khuẩn có hại trong đường tiêu hoá...............8 1.1.1. Vi khuẩn có lợi..............................................................................................8 1.1.2. Vi khuẩn có hại.............................................................................................9 1.2. Sự phân bố vi sinh vật ở đường tiêu hoá............................................................10 1.2.1. Vi sinh vật ở miệng......................................................................................10 1.2.2. Vi sinh vật trong dạ dày..............................................................................10 1.2.3. Vi sinh vật ở ruột.........................................................................................10 II. VAI TRÒ CỦA HỆ VI SINH VẬT Ở ĐƯỜNG TIÊU HOÁ ĐỐI VỚI SỨC KHOẺ CON NGƯỜI.................................................................................................11 2.1. Hỗ trợ chức năng tiêu hoá..................................................................................11 2.2. Xây dựng hàng rào bảo vệ hệ tiêu hoá...............................................................11 2 2.3. Chống lại vi khuẩn gây bệnh.............................................................................12 2.4. Tạp khuẩn ruột và sự bảo vệ cơ thể...................................................................12 2.4.1. Thành phần của tạp khuẩn ruột...................................................................12 2.4.2. Sự bảo vệ cơ thể..........................................................................................13 2.5. Các vai trò quan trọng khác...............................................................................13 III. NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ VI SINH VẬT..........................................................14 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA CHẤT TRỢ SINH HIỆN NAY...........................15 I. ỨNG DỤNG CỦA VI KHUẨN CHI LACTOBACILLI.....................................15 1.1. Lactobacilli là chế phẩm sinh học......................................................................16 1.1.1. Định nghĩa về cơ chế hoạt động của men vi sinh........................................16 1.1.2. Lựa chọn và ứng dụng.................................................................................16 1.1.3. Tổng quan về các sản phẩm thực phẩm chứa nhiều vi khuẩn......................17 Lactobacilli...........................................................................................................17 1.2. Lactobacilli là sự khởi đầu của sữa....................................................................17 1.2.1. Vai trò và cách sử dụng...............................................................................17 1.2.2. Lựa chọn và ứng dụng.................................................................................18 1.3. Lactobacilli là chế phẩm ủ chua........................................................................18 1.3.1. Cách làm ủ..................................................................................................18 1.3.2. Vai trò của chế phẩm..................................................................................19 1.3.3. Lựa chọn và ứng dụng.................................................................................20 1.4. Lactobacilli là nhà máy sản xuất tế bào vi sinh vật............................................20 1.4.1. Kỹ thuật trao đổi chất..................................................................................20 1.4.2. Lactobacilli như một cơ thể mang vacxin sống...........................................21 II. ỨNG DỤNG CỦA VI KHUẨN CHI BIFIDOBACTERIA...............................21 2.1. Ứng dụng trong việc kháng khuẩn.....................................................................22 2.2. Ứng dụng trong việc chống ung thư..................................................................23 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ...............................................................24 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................26 3 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại phát triển, Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá đang là xu hướng của cả thế giới hiện nay. Mà Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá là quá trình căn bản chuyển đổi các hoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ và quản lý kinh tế - xã hội từ sử dụng sức lao động thủ công là chính sang sử dụng sức lao động với công nghệ, phương tiện, phương pháp tiên tiến hiện đại, dựa trên sự phát triển của công nghiệp và tiến bộ của khoa học công nghệ. Đi liền với nó cũng không ít những ảnh hưởng xảy ra như môi trường bị ảnh hưởng và ảnh hưởng của nó cũng trực tiếp liên quan đến con người đặc biệt là sức đề kháng. Và ảnh hưởng trực tiếp của nó là do lượng vi khuẩn có trong chính chúng ta. Cơ thể chúng ta được tạo thành từ các tế bào và số lượng vi khuẩn gần như bằng nhau. Số vi khuẩn trong cơ thể vào khoảng 100 nghìn tỷ, gấp 10 lần số lượng tế bào sống. Chỉ riêng đường ruột của con người đã chứa đến 2kg vi khuẩn. Do lượng vi khuẩn chiếm đến 90% tế bào trong cơ thể người nên sự ổn định, cân bằng của chúng tác động rất lớn đến sức khỏe mỗi người. Thông thường, hệ vi sinh vật của người khỏe mạnh có 85% là lợi khuẩn và 15% là hại khuẩn. Nếu sự cân bằng này mất đi, tỷ lệ hại khuẩn gia tăng thì cơ thể sẽ suy yếu về khả năng miễn dịch, giảm sức đề kháng và dễ mắc một số bệnh viêm nhiễm, đặc biệt là bệnh về tiêu hóa và hô hấp, sức khỏe tâm thần.. Vì vậy khi bị mất đi sự cân bằng trong đường ruột, chúng ta có thể bổ sung các loại thuốc trong đó có chứa các chất trợ sinh sẽ giúp bạn nhanh chóng lấy lại sự cân bằng. Nhưng thực tế hiện nay rất nhiều người không biết chất trợ sinh là gì, chúng có công dụng như thế nào và làm gì để bổ sung chất trợ sinh. Vậy trong tiểu luận này, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu về chất trợ sinh và những tác dụng tuyệt vời mà nó tạo ra. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT TRỢ SINH I. NGUỒN GỐC, KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 1.1. Nguồn gốc của chất trợ sinh Từ 14-15 tháng 9 năm 2007, các nhà khoa học trên thế giới đã có dịp tập hợp tại Las Vegas (Hoa Kỳ) để kỷ niệm 100 năm ngày ra đời của hướng nghiên cứu về các vi khuẩn trợ sinh (probiotics) trong hội nghị quốc tế về “Ứng dụng lâm sàng của các vi khuẩn trợ sinh”. Elie Metchnikoff, nhà khoa học người Ukraine đã phát hiện ra các vi khuẩn trợ sinh trong khả năng chống lão hóa, làm tăng sức khỏe và tuổi thọ trong khoảng thời gian 1904-1908. Metchnikoff đã có một phát hiện siêu đẳng cho y học thế giới khi ông chứng minh được sự liên quan hiển nhiên giữa các vi khuẩn dòng Lactobacillus với sự trường thọ của các bộ lạc thường xuyên dùng thức ăn lên men. Nghiên cứu của Minoru Shirota (1930) cũng cho thấy có thể ngăn ngừa nhiều bệnh nếu giữ được lượng vi khuẩn lành tính tối ưu trong ruột. Shirota đã chọn dòng có ích của khuẩn acid lactic sống sót ở ống tiêu hóa để sản xuất chế phẩm sữa lên 1.2. Khái niệm Theo WHO (2002), chất trợ sinh là: “Vi sinh vật sống, nếu mang vào người với lượng đầy đủ và có hàm lượng ổn định, thì sẽ cải thiện được sự cân bằng của tạp khuẩn ruột và có nhiều lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng”. 1.3. Phân loại các chất trợ sinh Có rất nhiều các loại chất trợ sinh nhưng phần lớn các chủng vi khuẩn được dùng là thuộc hai chi Lactobacilli và Bifidobacteria. Loài của chi Lactobacillus và Bifidobacterium là một số phân loại quan trọng nhất liên quan đến thực phẩm vi sinh và dinh dưỡng của con người, do vai trò của chúng trong sản xuất và bảo quản thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, và cũng để các đặc 2 tính sinh học được thể hiện bởi một số chủng. Những đặc điểm có tầm quan trọng ngày càng tăng và nhận được sự chú ý từ người tiêu dùng và thị trường. II. CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1. Vi khuẩn thuộc chi Lactobacilli 2.1.1. Giới thiệu Chi Lactobacillus thuộc nhóm vi khuẩn axit lactic lớn (LAB) là tất cả các sinh vật gram dương Sản xuất axit lactic bằng cách lên men. Thế hệ LAB bao gồm Lactococcus, Enterococcus, Oeno-coccus, Pediococcus, Streptococcus, Leuconostoc và Lacto- trực khuẩn. Với hơn 100 loài và phân loài, chi Lactobacillus đại diện cho nhóm lớn nhất tong họ Lactobacillaceae. Các thành viên của chi là hình que, thường được tổ chức theo chuỗi. Họ nghiêm túc lên men nó đặc biệt nó phát triển tốt trong điều kiện kỵ khí. Có hai nhóm loài tùy thuộc vào khả năng lên men đường: loài homofermentative, chuyển đổi đường chủ yếu thành axit lactic và các loài dị dưỡng, chuyển hóa đường thành axit lactic, axit axetic, etanol và CO2. Bởi vì chất dị hóa chính là axit lactic, nên lactobacilli thích điều kiện tương đối axit (pH 5,5 – 6.5). Vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus (lactobacilli) có thể được tìm thấy trong một loạt các hốc sinh thái như thực vật, động vật và sữa tươi. Ngoài ra, Lactobacilli có thể được tìm thấy ở côn trùng. Khả năng xuất hiện ở nhiều môi trường sống như vậy là hậu quả trực tiếp của sự rộng lớn tính linh hoạt chuyển hóa của nhóm LAB này. Do đó, người ta không ngờ rằng lactobacilli đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ bảo quản thực phẩm, là khởi đầu cho các sản phẩm sữa, lên men rau, cá và xúc xích cũng 3 như chế phẩm ủ chua. Bởi vì tiềm năng điều trị và dự phòng của nó, lactobacilli cũng đã được đề xuất như chế phẩm sinh học. 2.1.2. Phân loại và sinh thái 2.1.2.1. Phân loại Ngoài tính linh hoạt sinh thái của chúng, sự đa dạng của Lactobacillus được phản ánh trong kiểu hình đáng kể và biến đổi kiểu gen trong chi. Phân tích so sánh trình tự gen 16S / 23S rRNA cho thấy mối quan hệ phát sinh gen trong số các lactobacilli. Người ta ban đầu phân biệt ba nhóm phát sinh loài, Lactobacillus caseiePediococcus, Lactobacillus delbrueckii và Leuco. Sau đó, nhóm L. delbrueckii được đổi tên thành nhóm Lactobacillus acidophilus và nhóm L.caseiePediococcus được tách thành nhóm L. casei, nhóm Lactobacillus plantarum, nhóm Lactobacillus reuteri, nhóm Lactobacillus buchneri và nhóm Lactobacillus salactarius. Hiện tại, cấu trúc phát sinh của chi Lactobacillus cũng bao gồm nhóm Lactobacillus perolens, nhóm Pediococcus và nhóm Lactobacillus vitulinusecatenaformis. Nhóm L. acidophilus chứa gần như độc quyền bắt buộc đồng nhất lorobacilli. Ngoài L. axit-ophilus, nhiều loài công nghiệp khác được quan tâm như Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus crispatus, L. del-brueckii với các phân loài delbrueckii, lactis, bulgaricus, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus helveticus, và Lactobacillus gasseri được bao gồm. L. helveticus và L. delbrueckii đóng một vai trò được thừa nhận là người khởi đầu trong sữa và lên men thực vật, tương ứng. Trong khi một số chủng loài L. acidophilus từ lâu đã được biết đến là một chìa khóa vai trò trong sức khỏe và dinh dưỡng của con người bởi ảnh hưởng tích cực của nó trên hệ thực vật đường ruột. Nhóm L. casei chứa các loài nổi tiếng nhất Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus paracasei, L. casei, và Lactobacillus zeae. Phân nhóm này đã được mở rộng, sửa đổi và phân loại trong quá khứ, dẫn đến việc bị tạm thời từ chối tên loài L. paracasei. 2.1.2.2. Sinh thái Hiện tại, những loài vẫn được coi là loài riêng biệt trong chi L. paracasei và L. rhamnosus là nhiều nhất phân lập thực phẩm phổ biến trong nhóm L. casei của lacto4 trực khuẩn, đặc biệt là từ phô mai. L. paracasei và L. casei cũng được tìm thấy trong ủ chua và là cư dân chung của động vật / con người đường tiêu hoá. Nhóm L. plantarum bao gồm L. plantarum subsp. plantarum, L. plantarum subsp. argentoratensis, Lactotrực khuẩn paraplantarum và Lactobacillus pentosus được tìm thấy rộng rãi trong một loạt các thực phẩm như sữa, thịt và sản phẩm rau. Nó thường được tìm thấy trong con người đường tiêu hóa là kết quả của khả năng đã được chứng minh của nó để sống sót qua đường dạ dày và xâm chiếm ruột. L. plantarum được coi là một vi sinh vật cấp thực phẩm vì nó ghi lại lịch sử dài về việc sử dụng an toàn trong thực phẩm lên men. Nhóm L. reuteri chứa ít nhất sáu loài phân lập từ bột chua.Lactobacillus fermentum, một trong số các loài nổi tiếng nhất của nhóm này, đã được phân lập từ lên men rau và sữa. Nhóm L. buchneri là một nhóm lớn và không đồng nhất của lactobacilli chủ yếu liên quan đến lên men thực phẩm. Nhóm thuộc loài phân lập từ lên men thực vật (L. buchneri, Lactobacillus brevis, Lactobacillus hilgardii), bột chua (Lactobacillus sanfranciscensis) và hạt kefir (Lactobacillus kefiri và Lactobacillus parakefiri). Nhóm L. salivarius là một nhóm rất không đồng nhất. L. salivarius là một Lactobacillus đồng nhất được phân lập từ khoang miệng của con người. Lactobacillus algidus được phân lập như một phần của hệ thực vật âm thầm chiếm ưu thế trong thịt bò đóng gói chân không. Lactobacillus agilis đã được chứng minh là thành phần chính của hệ thực vật bồ câu. 2.2. Vi khuẩn thuộc chi Bifidobacteria 2.2.1. Giới thiệu Bifidobacteria lần đầu tiên được phát hiện trong phân của trẻ sơ sinh bởi Tissier, người đã phân lập được một bac-terium với hình dạng Y kỳ lạ và đặc trưng và đặt tên là Bacillus bifidus . 5 Vi khuẩn này kỵ khí, gram dương và không phát triển khí trong quá trình tăng trưởng. Từ 1900 đến 1957, một vài tiến bộ đã được thực hiện trong kiến thức về những vi khuẩn này. Năm 1917, Winslow đề xuất tên gọi là Lacto-bacillaceae và ba năm sau tại Hà Lan (1920) được đặt tên là chủng Tissier Lacto- trực khuẩn bifidus. Năm 1924, Orla-Jensen đã nhận ra sự tồn tại của chi Bifi-dobacterium như một đơn vị phân loại riêng biệt nhưng do sự tương đồng của bifidobacteria với chi Lactobacillus. 2.2.2. Phân loại và sinh thái 2.2.2.1. Phân loại Năm 1957, Đức lần đầu tiên nhận ra sự tồn tại của nhiều kiểu gen của Bifidobacterium và đề xuất một kế hoạch phân biệt các vi khuẩn này dựa trên quá trình lên men carbohydrate của chúng. Reuter (1963) đã công nhận và đặt tên cho bảy loài Bifi-dobacterium, ngoài B. bifidum đã biết. Sự trao đổi chất đặc trưng con đường lên men hexose trong bifidobacteria đã được Scardovi làm rõ. Enzim chủ chốt là fructose6-phosphoketolase phân tách hexose phosphate thành erythrose-4-phosphate và acetyl phosphate. Năm 1970, Scardovi et al bắt đầu mở rộng áp dụng quy trình lai ghép bộ lọc DNA-DNA để đánh giá tính hợp lệ của các loài bifidobacterial đã mô tả trước đây và để nhận ra nhóm tương đồng DNA mới trong số các chủng họ đã phân lập được với số lượng lớn từ hốc sinh thái đa dạng. Trong ấn bản thứ 8 của Sổ tay quyết định của Bergey: Vi khuẩn học (Rogosa, 1974) bifidobacteria được phân loại trong chi Bifi-dobacterium sử dụng cùng tên ban đầu được áp dụng bởi Orla-Jensen. Chi gồm tám loài; Nó được bao gồm trong họ Actinomycetaceae của Actinomycetales. Các chủng loài mới mô tả và sắp xếp lại mang đến phân loại trước đó đóng góp để công nhận 24 loài được báo cáo trong ấn bản đầu tiên của Sổ tay Bergey Stackebrand và các đồng nghiệp (1997), thông qua phân tích 16S rRNA, đã đề xuất một cấu trúc phân cấp tiểu thuyết thu thập chi Bifidobacterium với chi Gardnerella vào họ Bifidobacteriaceae theo thứ tự Bifi-dobacteriales. 6 2.2.2.2. Sinh thái Trong đường ruột của động vật và con người, bifidobacteria cùng tồn tại với một lượng lớn nhiều loại vi khuẩn, hầu hết trong số đó là vi khuẩn kị khí.. Trong các nghiên cứu về sinh thái vi khuẩn bifidobacteria được thực hiện tại Viện Vi sinh vật Nông nghiệp tại Đại học Bologna, Ý, hơn 7.000 chủng đã được phân lập từ nhiều môi trường sống khác nhau. Các nghiên cứu về sự phân bố của bifidobacteria trong phân của trẻ sơ sinh, trong phân của người trưởng thành, trong âm đạo của con người và trong sâu răng chỉ ra khác nhau lên men trong sự thích nghi của các loài có nguồn gốc con người trong các môi trường sống khác nhau. B. breve và B. Newbornis là những loài điển hình của trẻ bú mẹ hoặc bú sữa công thức trong khi B. bifidum, B. catenulatum, B. longum và B. pseudocatenulatum là ở trẻ sơ sinh hoặc trong phân người lớn. B. Teenager chỉ được phân lập từ người lớn. B. adolescentis , B. bifidum , B. breve sống trong âm đạo và B.longum. B. denticolens B. dentium và B. inopinatum là những loài được tìm thấy trong sâu răng. Ở động vật, một số loài rõ ràng là vật chủ: B. Magnum và B. cuni-culi chỉ được tìm thấy trong các mẫu phân của thỏ, B. pullorum và B. gallinarum chỉ trong ruột gà và B. suis chỉ có trong phân heo con . B. asteroides là các loài được tìm thấy trong ruột Apis mellifera , trong khi A. cerana và A. dorsata har-bour các loài B. aimum. Phân của bê con bú và trẻ sơ sinh bú sữa mẹ cùng một loài bifidobacterial, cho đến nay đây là trường hợp duy nhất loài điển hình của môi trường sống của con người đã được tìm thấy ở động vật. Mười hai loài Bifidobacterium đã được phân lập từ nước thải và trong số những cái này, B. Minimum và B. Subile không được tìm thấy ở nơi khác. Hai loài mới B. Lactis phân lập từ sữa chua và B.thermacidophilum phân lập từ kỵ khí, không thể được coi là môi trường sống mở rộng. 7 CHƯƠNG 2 VAI TRÒ CỦA CHẤT TRỢ SINH ĐỐI VỚI CON NGƯỜI I. HỆ VI SINH VẬT Ở ĐƯỜNG TIÊU HOÁ Đường tiêu hóa của con người chứa một hệ vi sinh phức tạp. Vi sinh vật hệ tiêu hóa khác nhau ở mỗi người do ảnh hưởng của yếu tố di truyền và môi trường. Hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa bắt đầu hình thành từ khi trẻ được sinh ra và phụ thuộc vào các yếu tố như: Hệ vi sinh của người mẹ, hình thức trẻ được sinh ra và môi trường ra đời. Hệ vi sinh đường ruột phát triển dần trong vòng 2 năm đầu đời của trẻ, chịu ảnh hưởng bởi phương thức nuôi dưỡng trẻ. Từ khi đủ 2 tuổi, hệ vi sinh đường tiêu hóa của trẻ dần đa dạng như người lớn. Tổng lượng vi khuẩn trong đường tiêu hóa ước tính vào khoảng 100 nghìn tỷ, tương đương 1,5kg vi sinh vật. Ở trạng thái cơ thể khỏe mạnh, hệ vi sinh đường ruột có khoảng trên 500 loài khác nhau, bao gồm vi sinh vật có lợi (chiếm 85%) và vi sinh vật gây bệnh (chiếm 15%). Nhờ cơ chế điều hòa miễn dịch tại ruột, dù có sự góp mặt của vi khuẩn gây bệnh nhưng cơ thể vẫn ở trạng thái khỏe mạnh vì hệ vi sinh cân bằng. 1.1. Đặc điểm của vi khuẩn có lợi về vi khuẩn có hại trong đường tiêu hoá 1.1.1. Vi khuẩn có lợi Lợi khuẩn chiếm 85% tổng lượng vi sinh vật tồn tại trong đường ruột. Sự gia tăng của vi sinh vật có lợi được thúc đẩy bởi quá trình sinh con tự nhiên (đẻ thường) 8 và nuôi con bằng sữa mẹ. Những loại lợi khuẩn điển hình có thể kể đến là: Lactobacilli, Bifidobacteria, Bacillus clausii,... Lactobacilli và Bifidobacteria làm nhiệm vụ tạo ra hàng rào bảo vệ ruột, thúc đẩy đáp ứng miễn dịch dịch thể. Một số chủng Lactobacilli và Bifidobacteria còn có khả năng trung hòa miễn dịch, giúp giảm các bệnh lý dị ứng. Lợi khuẩn có vai trò tăng cường sức khỏe cho con người nhờ khả năng tổng hợp vitamin, hỗ trợ tiêu hóa và hấp thu dưỡng chất, ngăn ngừa tình trạng nhiễm khuẩn và tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể. 1.1.2. Vi khuẩn có hại Số lượng vi khuẩn có hại chiếm khoảng 15% trong tổng số lượng vi sinh vật tồn tại trong đường ruột. Vi khuẩn có hại trong đường ruột dễ gây ra một số vấn đề về sức khỏe như: Gây hoại tử, kích thích tạo ra các hợp chất có khả năng gây ung thư và sản xuất độc tố. 9 1.2. Sự phân bố vi sinh vật ở đường tiêu hoá 1.2.1. Vi sinh vật ở miệng Miệng có chứa một lượng lớn vi sinh vật vì có điều kiện tốt cho chúng phát triển (nhiệt độ phù hợp, bã thức ăn và pH nước bọt có độ kiềm nhẹ). Các loại vi sinh vật thường tồn tại ở miệng là: liên cầu (S. sanguis, S. salivarius, S. mitis, S. Mutans), tụ cầu (S. Epidermidis), song cầu gram âm (Moraxella catarrhalis, Neisseria), Lactobacillus,... Các vi sinh vật ít gặp hơn gồm C. Albicans, S. aureus, Enterococcus 1.2.2. Vi sinh vật trong dạ dày pH axit của dạ dày giữ lượng vi sinh vật ở mức tối thiểu là 103 vi sinh vật/gram thức ăn. Các loại vi khuẩn có thể sống được trong dạ dày gồm: Vi khuẩn lao, vi khuẩn H. pylori. Trên thế giới hiện có khoảng 30 - 50% dân số mang vi khuẩn H. Pylori trong dạ dày. Không quá 20% trong số nhóm này phát triển thành bệnh loét dạ dày - tá tràng do nhiễm H. Pylori 1.2.3. Vi sinh vật ở ruột Số lượng vi sinh vật ở ruột non rất ít, tăng dần khi đi xuống dưới. Các vi sinh vật thường tồn tại ở ruột non gồm Lactobacillus, Enterococcus, Candida albicans. Các vi sinh vật tồn tại trong đại tràng chủ yếu là vi khuẩn kỵ khí như Bacteroides, Lactobacillus, Clostridium, Peptococcus. Các vi khuẩn ưa khí và kỵ khí tùy ngộ có số lượng ít hơn, thường gồm: E. Coli, Enterobacter, Proteus, Klebsiella, Pseudomonas, Lactobacillus, B. cereus, Enterococcus, Candida spp,... 10 II. VAI TRÒ CỦA HỆ VI SINH VẬT Ở ĐƯỜNG TIÊU HOÁ ĐỐI VỚI SỨC KHOẺ CON NGƯỜI Các vi sinh vật ở hệ tiêu hóa đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể người. Cụ thể là: 2.1. Hỗ trợ chức năng tiêu hoá  Vi khuẩn giúp nghiền nát, làm lên men thức ăn chưa được tiêu hóa ở đoạn trên của ống tiêu hóa;  Các vi sinh vật đường ruột còn có chức năng tổng hợp các vitamin nhóm B, vitamin K, làm tăng tiêu hóa đạm, mỡ, đường;  Trong quá trình tiêu hóa carbohydrate, vi sinh vật sản sinh các axit béo chuỗi ngắn và các axit béo này được sử dụng làm năng lượng cho các tế bào ở đại tràng. Quá trình sản xuất axit béo cũng kích thích nhu động ruột, giảm nguy cơ tiêu chảy hoặc táo bón. 2.2. Xây dựng hàng rào bảo vệ hệ tiêu hoá  Vi khuẩn Lactobacilli và Bifidobacteria trong hệ tiêu hóa có khả năng ngăn cản sự khu trú của các vi khuẩn khác, giúp bảo vệ đường ruột. Cụ thể, chúng bài tiết các chất kháng khuẩn, giúp ức chế sự bám sinh của các vi sinh vật gây bệnh;  Lactobacilli và Bifidobacteria còn thúc đẩy đáp ứng miễn dịch dịch thể thông qua IgA tiết, giúp chống lại các kháng nguyên, các yếu tố gây bệnh tiềm tàng cũng như độc lực và độc tố của vi khuẩn.  Lactobacilli được phân phối trong các sinh thái khác nhau hầu khắp các tuyến tiêu hóa và sinh dục và tạo thành một phần quan trọng trong hệ vi sinh vật của con người và động vật bậc cao. Phân phối các chủng của chi Lactobacilli bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường, trong đó bao gồm pH, lượng oxy sẵn có, mức độ phụ cụ thể, sự hiện diện của chất tiết và tương tác vi khuẩn. Chúng hiếm khi liên quan đến các trường hợp tiêu hóa và nhiễm trùng đường ruột, và các chủng sử dụng về mặt công nghệ được coi là không gây bệnh và an toàn vi sinh vật. Hơn nữa, chúng còn 11 được coi là các chất thúc đẩy sức khỏe, đặc biệt là trong dạ dày của con người, đường ruột và đường sinh dục  Bifidobacteria gây ra các hoạt động sinh học liên quan đến sức khỏe của vật chủ, nằm trong số nhóm vi sinh vật phong phú nhất trong ruột già của con người. Một khía cạnh quan trọng khác là tác dụng ức chế của bifidobacteria trên các quần thể vi sinh vật khác cho thấy trẻ sơ sinh được nuôi bằng sữa công thức bao gồm B. bifidum và S. thermophilus , ít mắc bệnh tiêu chảy và tỷ lệ rotavirus thấp hơn so với trẻ được nuôi bằng sữa công thức tiêu chuẩn 2.3. Chống lại vi khuẩn gây bệnh Lợi khuẩn trong hệ tiêu hóa có khả năng chống lại các vi khuẩn gây hại bằng các cách như:  Lợi khuẩn sản sinh ra các axit ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hại. Chức năng này của loại khuẩn khiến các vi khuẩn có hại dù có sống sót được sau khi đi qua vùng axit của dạ dày cũng khó có khả năng gây bệnh;  Lợi khuẩn cạnh tranh môi trường sống và nguồn dinh dưỡng với các vi khuẩn có hại, khiến chúng không thể tồn tại và phát triển trong hệ tiêu hóa. 2.4. Tạp khuẩn ruột và sự bảo vệ cơ thể 2.4.1. Thành phần của tạp khuẩn ruột  Tạp khuẩn nội sinh Tạp khuẩn trội kỵ khí gồm khoảng 20 loài và đại diện cho phần thiết yếu của quần thể. Tạp khuẩn chưa trội chủ yếu gồm những khuẩn ưa khí – kỵ khí tùy tiện.  Tạp khuẩn vãng lai Với lượng đáng kể, các tạp khuẩn này không cho những mầm bệnh gắn vào ruột. Lúc mới sinh, ống tiêu hóa của trẻ còn vô khuẩn. Có 85% các trẻ bú sữa mẹ có 12 lượng tạp khuẩn ít thay đổi. Nguồn gốc từ người mẹ, nhưng chỉ có mặt ở 40% số trẻ được cho ăn bằng loại sữa bắt chước sữa mẹ có thành phần tạp khuẩn rất đa dạng. Vào khoảng 2 năm tuổi, tạp khuẩn ở ruột có thành phần giống như ở người lớn. 2.4.2. Sự bảo vệ cơ thể Khi trưởng thành, thành phần tạp khuẩn cho mỗi cá thể hầu như hằng định. Khi tuổi cao, tạp khuẩn giảm số lượng và thay đổi sự phân phối các loại trong thành phần tạp khuẩn. Tạp khuẩn ruột kích thích sự bảo vệ miễn dịch tại chỗ và toàn thân, làm tăng số lượng những tế bào có thẩm quyền miễn dịch, kích thích thực bào, tăng sản xuất các globulin miễn dịch, ức chế khuẩn gây bệnh. Tạp khuẩn sản sinh ra các chất có thể ức chế được sự sinh trưởng của các vi khuẩn có hại. Còn tìm thấy trong tạp khuẩn chất bacteriocin ức chế được sự sinh trưởng hoặc hủy hoại được vi khuẩn gây bệnh Tạp khuẩn ruột dính chặt vào các thụ thể ở tế bào ruột hoặc vào chất nhày, kết quả là các mầm bệnh sẽ khó gắn hơn vào niêm mạc ruột để “gây gổ” 2.5. Các vai trò quan trọng khác  Các vi khuẩn có lợi ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn có hại, từ đó ngăn chặn chúng sản xuất độc tố và các tác nhân gây ung thư;  Lợi khuẩn phá vỡ cấu trúc lactose trong sữa, giúp cho các trường hợp không dung nạp được lactose có thể hấp thu đường lactose bình thường. Hệ vi sinh vật đường tiêu hóa, đặc biệt là các vi khuẩn có hại đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe, giúp bảo vệ, tăng cường hệ thống miễn dịch và hỗ trợ chức năng tiêu hóa. Vì vậy, mỗi người cần chú ý có chế độ ăn uống, sinh hoạt khoa học để tăng cường lợi khuẩn và kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn gây hại trong đường tiêu hóa. 13 Tác dụng của chất trợ sinh đối với hệ tiêu hoá III. NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ VI SINH VẬT Sự đấu tranh giữa cơ thể với những tạp khuẩn sẽ kéo dài liên tục. Hầu hết các mầm tạp khuẩn mang vào theo thức ăn và nước bọt sẽ bị hủy bởi sự tiết acid của dạ dày và ruột non. Những vi khuẩn nào và enzym nào đề kháng được sẽ nhân lên trong quá trình chuyển vận tới ruột già và tại đây, tạp khuẩn sẽ là những vi khuẩn quan trọng bậc nhất. Có khoảng 500 loài khác nhau nhưng chỉ có 30-40 loài khuẩn tạo thành tạp khuẩn ruột. Cơ quan quản lý về chất lượng sản phẩm (Consumer Lab) của Hoa Kỳ cho biết có 44% sản phẩm trợ sinh không đạt tiêu chuẩn (1 tỷ tế bào/ngày). Thiếu hụt tạp khuẩn có ích còn do dùng kháng sinh kéo dài, dùng kháng sinh nuôi gia súc, hóa trị liệu, thuốc chống viêm giảm đau, thuốc sát khuẩn trong nước uống, bảo quản thực phẩm… 14 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA CHẤT TRỢ SINH HIỆN NAY I. ỨNG DỤNG CỦA VI KHUẨN CHI LACTOBACILLI Lactobacilli có liên quan đến sản xuất thực phẩm vì hoạt động bảo quản do axit hóa và tăng cường mùi vị, dinh dưỡng và kết cấu cho hương vị. Lactobacilli được sử dụng như sự khởi đầu cho một số giống phô mai, thực phẩm lên men, thịt lên men, trong rượu vang và sản xuất bia, bánh mì bột chua và ủ chua. Chúng gây ra sự giảm pH nhanh chóng trong nguyên liệu thô thông qua việc sản xuất axit lactic là sản phẩm dị hóa chính. Ngoài ra, hoạt động phân giải protein và sản xuất các hợp chất hương liệu, các vi khuẩn và exopolysacarit có liên quan đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm cuối cùng và mở rộng phổ ứng dụng công nghệ sinh học quan trọng này nhóm LAB. Một số lactobacilli của đường tiêu hóa cũng đã được liên kết với những lợi ích sức khỏe, đã làm tăng chỉ định của họ như men vi sinh. Hiện tại, người tiêu dùng đang trả tiền đáng kể chú ý đến mối quan hệ giữa thực phẩm và sức khỏe. Như hậu quả là nhu cầu thực phẩm chức năng, tức là thực phẩm tuyên bố sở hữu các đặc tính tăng cường sức khỏe vượt ra ngoài cơ bản dinh dưỡng, đã tăng đáng kể trong những năm qua. Sản xuất Bacteriocin và exopolysacarit là hai ví dụ có ý nghĩa về các ứng dụng chức năng của lactobacilli trong ngành công nghiệp thực phẩm. Trong hai thập kỷ qua, một số nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của các vi khuẩn để kiểm soát sự tăng trưởng của vi sinh vật gây bệnh trong các sản phẩm thực phẩm. Vi khuẩn sản xuất lactobacilli đã được đề xuất là bảo vệ nuôi cấy trong thịt lên men, ô liu lên men và sản phẩm sữa. Polysacarit thực vật hoặc vi sinh vật được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm công nghiệp. Chúng được biết là làm tăng độ nhớt và độ cứng, cải thiện kết cấu và đóng góp vào hương vị của sản phẩm ít béo thuốc mỡ. Việc sản xuất tại chỗ của exopolysacarit đã được báo cáo trong một số lactobacilli. Một vài ví dụ cho thấy rằng lactobacilli là vi khuẩn đa chức năng với ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp. 15 Các đoạn sau đây sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc chi tiết hơn thông qua bốn nghiên cứu trường hợp về các ứng dụng quan trọng nhất của Lactobacilli trong công nghệ sinh học đời sống: Lactobacilli như men vi sinh; Lactobacilli là khởi đầu sữa; Lactobacilli làm thức ăn chế phẩm ủ chua; và lactobacilli là nhà máy sản xuất tế bào vi sinh vật. 1.1. Lactobacilli là chế phẩm sinh học 1.1.1. Định nghĩa về cơ chế hoạt động của men vi sinh Probiotic được FAO / WHO (2002) định nghĩa là ''vi sinh vật sống, khi được cung cấp đầy đủ, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ ''. Có bằng chứng khoa học để hỗ trợ các khái niệm về bảo trì của hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh có thể cung cấp bảo vệ chống lại rối loạn tiêu hóa, bao gồm cả đường tiêu hóa và bệnh viêm ruột. Nhiều nghiên cứu cũng chứng minh hiệu quả của chế phẩm sinh học trong việc cung cấp một giải pháp thay thế thích hợp cho việc sử dụng kháng sinh trong điều trị nhiễm trùng đường ruột hoặc để giảm các triệu chứng của tiêu chảy liên quan đến kháng sinh. Nuôi cấy vi khuẩn Probiotic điều chỉnh sự tăng trưởng của hệ vi sinh vật đường ruột, ức chế vi khuẩn có hại và củng cố các cơ chế bảo vệ tự nhiên của cơ thể. Hiện nay, nhiều bằng chứng tồn tại về tác động tích cực của men vi sinh cho sức khỏe con người. 1.1.2. Lựa chọn và ứng dụng Lactobacilli được nghiên cứu rộng rãi và rộng rãi nhất sử dụng men vi sinh trong LAB. Hầu hết các chủng Lactobacillus thuộc nhóm L. acidophilus. L. (para) casei, L. plantarum, L. reuteri và L. salivarius, đại diện cho tương ứng các nhóm phát sinh gen, được biết là có chứa các chủng vi khuẩn có lợi. Để một chế phẩm sinh học có lợi cho sức khỏe con người, nó phải đáp ứng một số tiêu chí. Nó phải sống sót khi đi qua GIT trên và tiếp cận hành động của nó còn sống, và nó phải có khả năng để hoạt động trong môi trường ruột. Các yêu cầu chức năng các loại men vi sinh bao gồm dung nạp vào dịch dạ dày của con người và mật, tuân thủ bề mặt biểu mô, tồn tại trong GIT của con người, kích thích miễn dịch, hoạt động đối kháng đối với mầm bệnh đường ruột (như Helicobacter pylori, Salmonella 16 spp., Listeria monocytogenes và Clostridium difficile), và khả năng ổn định và điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột. 1.1.3. Tổng quan về các sản phẩm thực phẩm chứa nhiều vi khuẩn Lactobacilli Các sản phẩm sữa là thực phẩm được sử dụng rộng rãi nhất người vận chuyển để cung cấp men vi sinh. Các vi sinh vật sinh học thường xuất hiện nhất thuộc về L. acidophilus, L. gasseri, L. helveticus, L. johnsonii, L. (para) casei, L. reuteri, L. plantarum, L. rham-nosus và L. fermentum. Một loạt các sản phẩm sữa sinh học là có sẵn ở các thị trường khác nhau; ví dụ điển hình bao gồm sữa tiệt trùng, kem, sữa lên men, pho mát, và cho bé ăn sữa bột. Sữa chua là ví dụ cổ điển của sữa lên men chứa men vi sinh. Các công đoạn sản xuất của sữa chua sinh học rất giống với sữa chua '' cổ điển '', nhưng thời gian lên men dài hơn một chút so với sản phẩm cổ điển Do tính axit hạn chế, mức oxy thấp, lipid cao nhiệt độ lưu trữ thấp, phô mai cũng xuất hiện một chất mang phù hợp để cung cấp vi khuẩn sinh học sống .Probiotic L. paracasei và L. rhamnosus đã được sử dụng trong phô mai cheddar và tiểu chế tạo. Thông thường, vi khuẩn sinh học được đưa vào phô mai như là sự bổ sung và khởi đầu của sản xuất lactic. 1.2. Lactobacilli là sự khởi đầu của sữa 1.2.1. Vai trò và cách sử dụng Nuôi cấy khởi đầu là các vi sinh vật có chủ ý được thêm vào nguyên liệu thô để tạo ra kết quả mong muốn trong sản phẩm cuối cùng, thường xuyên nhất thông qua các hoạt động trao đổi chất của họ. Việc sử dụng phổ biến nhất sự khởi đầu là để sản xuất axit lactic từ đường sữa, trong hầu hết các trường hợp gây ra hoặc hỗ trợ quá trình đông tụ protein sữa bằng cách giảm độ pH của nó. Một số sinh vật khởi động được thêm vào đặc biệt cho chúng khả năng sản xuất các hợp chất hương vị như diacetyl. Người khởi xướng sinh vật cũng có thể ảnh hưởng đến hương vị và kết cấu của các sản phẩm lâu đời thông qua sự phân hủy protein, chất béo và các thành phần sữa khác ngoài hiệu ứng pH. Sự giảm pH của các sản phẩm nuôi cấy có thể bị ức chế đến một 17