Tài liệu Tìm hiểu tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng probiotics trong chăn nuôi

Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn CHÖÔNG I: MÔÛ ÑAÀU 1.1. Đặt vấn đề : Trong quaù trình caûi bieán di truyeàn, naêng suaát chaên nuoâi gia suùc gia caàm taêng leân ñaùng keå. Vieäc taêng maät ñoä nuoâi thaùch thöùc beänh taät gia taêng do bò nhieãm caùc mầm beänh khaùc nhau, ñaëc bieät laø vi khuaån ñöôøng ruoät nhö E.coli, Salmonella ssp., Clostridium perfringens vaø Campylobacter ssp. Beänh ñöôøng ruoät coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán ngaønh chaên nuoâi. Chuùng laøm giaûm naêng suaát, taêng tyû leä cheát vaø cuõng laø nguoàn nhieãm tieàm naêng cho caùc saûn phaåm thịt, giảm an toaøn thöïc phaåm cho con ngöôøi. Saûn phaåm thòt cuûa chuùng ta bò haïn cheá xuaát khaåu do khoâng ñuû chaát löôïng hay toàn dö khaùng sinh, chaát kích thích sinh tröôûng (ngöôøi chaên nuoâi troän vaøo thöùc aên ñeå kích thích sinh tröôûng, ngaên ngöøa beänh taät, giaûm tieâu toán thöùc aên). Vôùi yù thöùc ngaøy caøng taêng cuûa con ngöôøi veà söï khaùng thuoác cuûa vi khuaån, neân vieäc söû duïng khaùng sinh chöõa beänh, phoøng beänh cho gia caàm ñaõ giaûm daàn. Töø laâu ñaõ coù nhöõng moái quan taâm ñeán vieäc tìm ra moät loaïi chaát thay theá khaùng sinh trong chaên nuoâi. Vi sinh vaät soáng trong oáng tieâu hoùa cuûa vaät nuoâi coù aûnh höôûng saâu saéc ñeán moät vaøi quaù trình sinh lí cuûa vaät chuû. Vì vaäy, ñieàu quan trong laø phaûi hieåu cô cheá cuûa heä vi khuaån ñöôøng ruoät gia caàm, gia suùc, tìm ra chaát thay theá chaát khaùng sinh. Trong trạng thaùi bình thöôøng thì trong ñöôøng ruoät coù söï caân baèng giöõa vi khuaån coù lôïi vaø gaây beänh. Noù bò aûnh höôûng bôûi caùc töông taùc vaø quan heä coäng sinh vaø caïnh tranh. Coäng ñoàng vi khuaån ñoù khoâng chæ baûo veä boä maùy tieâu hoùa maø coøn taêng khaû naêng saûn xuaát trong ñoäng vaät chuû. Probiotic laø moät saûn phaåm ñöôïc caùc nhaø khoa hoïc nghieân cöùu vaø öùng duïng vaøo thức ăn gia súc, gia caàm nhaèm thay theá chaát khaùng sinh, taêng cường mieãn dòch cho vaät nuoâi. Probiotic coù khaû naêng haïn cheá tieâu chaûy ôû heo con, kích thích söï 1 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn tieâu hoùa cuõng nhö taêng tröôûng cuûa heo thòt ñang laø ñoøi hoûi caáp thieát cuûa caùc nhaø chaên nuoâi. Vieäc saûn xuaát cheá phaåm probiotic töø caùc chuûng vi sinh vật cuøng vôùi enzyme boå sung vaøo thöùc aên chaên nuoâi seõ goùp phaàn naâng cao naêng suaát thoâng qua vieäc taêng söùc ñeà khaùng cho gia suùc, gia caàm, ñaëc bieät laø gia suùc non, taêng khaû naêng tieâu hoùa, haáp thuï chaát dinh döôõng, töø ñoù taêng thu nhaäp cho noâng hoä, giaûi quyeát coâng aên vieäc laøm, thuùc ñaåy saûn xuaát phaùt trieån. Ñeå coù ñöôïc thòt saïch ñaùp öùng nhu caàu tieâu thuï trong nöôùc vaø xuaát khaåu, ngaønh chaên nuoâi Vieät Nam coù theå tìm thaáy lôøi giaûi trong việc thay theá vieäc söû duïng khaùng sinh, chaát kích thích sinh tröôûng baèng probiotics kết hợp với enzyme hỗ trợ tiêu hóa. Cuï theå probiotic laø gì? Vaø việc boå sung probiotic vaøo thöùc aên cho vaät nuoâi thì coù lôïi nhö theá naøo? Ñeå saûn xuaát cheá phaåm probiotic ñaëc thuø cho chaên nuoâi caàn nghieân cöùu trieån khai nhöõng vaán ñeà gì? Ñeå giaûi ñaùp nhöõng caâu hoûi treân toâi choïn ñeà taøi khoùa luaän toát nghieäp nhan ñeà: “Tìm hieåu tình hình nghieân cöùu, saûn xuaát vaø öùng duïng probiotic trong chaên nuoâi”. 1.2. Muïc ñích ñeà taøi: Muïc ñích cuûa ñeà taøi nhaèm tìm hieåu nhöõng nghieân cöùu veà phaân laäp, tuyeån choïn caùc vi sinh vaät laøm cheá phaåm probiotic trong chaên nuoâi treân theá giôùi vaø ôû Vieät Nam. Tìm hieåu veà quy trình saûn xuaát cheá phaåm probiotic ÖÙng duïng cuûa cheá phaåm trong chaên nuoâi 1.3. Noäi dung ñeà taøi: - Toång quan veà nghieân cöùu saûn xuaát vaø öùng duïng probiotic trong chaên nuoâi, cụ theå laø vi khuaån leân men lactic, Bacillus spp. vaø naám men cuõng nhö caùc enzyme hoã trôï tieâu hoùa nhaèm taêng hieäu suaát söû duïng thöùc aên. 2 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn - Thöïc nghieäm quy trình saûn xuaát thöû cheá phaåm probiotic: khaûo saùt tìm caùc moâi tröôøng saûn xuaát vaø ñieàu kieän baûo quaûn cheá phaåm ; khaûo saùt khaû naêng sinh enzym cellulase töø chuûng naám moác Aspergillus niger, Asperigillus oryzae; thu cheá phaåm enzym cellulase boå sung vaøo cheá phaåm probiotic. 1.4. ÖÙng duïng ñeà taøi: Ñeà taøi laø cô sôû lyù thuyeát cho nghieân cöùu thöïc nghieäm veà phaân laäp tuyeån choïn nhöõng chuûng vi sinh vaät coù hoạt tính probiotic đeå saûn xuaát vaø phaùt trieån cheá phaåm probiotic öùng duïng trong chaên nuoâi taïi Vieät Nam. 3 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC 2.1. Lòch söû nguoàn goác: Vieäc söû duïng vi sinh vaät soáng nhaèm, taêng cöôøng söùc khoûe cho con ngöôøi khoâng phaûi laø môùi. Treân haøng nghìn naên veà tröôùc, raát laâu ñôøi khi chöa tìm ra thuoác khaùng sinh, con ngöôøi ñaõ bieát ñeán caùc thöïc phaåm chöùa vi sinh vaät soáng coù lôïi cho söùc khoûe nhö: Söõa leân men, caùc saûn phaåm leân men khaùc… khi ñieàu tra döïa treân khoa hoïc, vieäc söû duïng caùc loaïi thöïc phaåm leân men trong nhieàu neàn vaên hoùa cuûa theá giôùi xaûy ra tröôùc söï ra ñôøi cuûa ñieän laïnh. Khaùi nieäm aùp duïng caûi thieän söùc khoûe baèng caùch boå sung töï nhieân caùc vi sinh vaät coù ích cho ñöôøng ruoät, baèng caùch theâm vaøo ñoà uoáng ñi töø theá kyû thöù möôøi chín muoän. Vaøo thôøi ñieåm ñoù, moät soá baùc só cho raèng do beänh taät vaø laõo hoùa chính laø quaù trình ñeå xaây döïng caùc saûn phaåm chaát thaûi hoaëc, söï thoái röõa trong ruoät giaø (phaàn döôùi cuûa ruoät giaø maø ñoå vaøo tröïc traøng), vaø vaät lieäu ñoäc haïi bò roø ræ töø ruoät keát vaøo doøng maùu. Quaù trình roø ræ-baây giôø goïi laø ruoät thaám hoaëc hoäi chöùng ruoät bò thuûng, vaø daãn ñeán ngoä ñoäc töø noù, ñöôïc goïi laø söï töï thuï ñoäc . Lyù thuyeát cho raèng söï töï thuï ñoäc thay ñoåi cheá ñoä aên kieâng nhaèm giaûm phaân huûy chaát ñoäc haïi trong ruoät keát seõ coù lôïi cho söùc khoûe. Moät soá nhaø quan saùt ñaõ bieát veà vieäc söû duïng caùc vi khuaån Acid lactic trong xuùc xích, leân men thòt vaø baûo veä noù khoûi hö hoûng, bôûi vì caùc vi khuaån naøy voâ haïi ñoái vôùi con ngöôøi, hoï ñaõ nghó raèng boå sung chuùng vaøo cheá ñoä aên uoáng baèng caùch, aên caùc loaïi thöïc phaåm leân men seõ laøm giaûm löôïng ñoäc toá saûn xuaát trong ruoät keát. Nhoùm Lactobacilli cuûa vi khuaån, moät soá trong ñoù ñöôïc tìm thaáy trong söõa chua, ñaây laø những ngöôøi ñaàu tieân tìm hiểu, xaùc ñònh probiotic. Trong thaäp nieân 1920 vaø 1930, nhieàu baùc só khuyeán caùo Acidophillus coù trong söõa, trong ñoù coù caùc loaøi vi khuaån Lactobacillus acidophillus, ñeå ñieàu 4 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn trò taùo boùn vaø tieâu chaûy . Ñieàu naøy ñaõ ñöôïc ñieàu trò hieäu quaû cho nhieàu beänh nhaân Giai ñoaïn tieáp theo trong söï phaùt trieån cuûa probiotic vaøo nhöõng naêm 1950, khi caùc nhaø nghieân cöùu y teá baét ñaàu biết đến Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus acidophilus laø moät caâu traû lôøi cho moät soá caùc taùc duïng phuï tieâu hoùa khi duøng thuoác khaùng sinh. Moïi ngöôøi bieát raèng thuoác khaùng sinh phaù vôõ caân baèng töï nhieân cuûa ñöôøng ruoät baèng caùch gieát cheát vi cuûa caùc lôïi ích cuõng nhö caùc vi khuaån gaây beänh. Caùc nhaø nghieân cöùu nghó raèng vieäc uoáng caùc cheá phaåm có boå sung Lactobacillus acidophilus, coù theå buø ñaép nhöõng taùc duïng phuï cuûa thuoác khaùng sinh. Moät trong nhöõng khoù khaên chính của cheá phaåm probiotic laø ñaûm baûo söï soáng soùt cuûa nhöõng vi khuaån khi ôû trong daï daøy vaø caùc quaù trình tieâu hoùa cuûa ruoät non vaø thaønh coâng với thöïc daân trong ruoät keát. Gaàn ñaây, probiotic vôùi sự soáng soùt ñaëc bieät vaø thaønh coâng với thöïc daân trong ruoät keát ñöôïc minh chöùng trong caùc nghieân cöùu, ñaõ noåi leân treân theá giôùi. Ñieàu naøy cho thaáy, probiotic ñaõ ñöôïc saøng loïc töø nhieàu chuûng cuûa lactobacilli Goldin, Sherwood Gorbach vaø Barry ñaõ nghieân cöùu Lactobacillus GG (LGG) và chöùng minh coù hieäu quaû choáng vieâm ñaïi traøng Clostridium difficile chống nhieãm truøng ruoät keát laø keát quaû cuûa Overkill, khaùng sinh cuûa vi khuaån höõu ích vaø choáng dò öùng ôû treû em do ruoät thaám. Hippoocrates vaø nheàu ngöôøi khaùc ñaõ chæ ñònh söõa leân men coù taùc duïng dinh döôõng vaø noù coù theå chöõa trò roái loaïn ruoät vaø daï daøy. ( oberman, 1985) Töø thôøi ñoù thì caùc nhaø khoa hoïc ñaõ nghieân cöùu vaø raát nhieàu ngöôøi ñaõ tìm ra nhöõng vi sinh vaät soáng vaø lôïi ích cuûa chuùng coù yù nghóa raát lôùn ñeán cuoäc soáng cuûa con ngöôøi. 5 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Vôùi hai nhaø khoa hoïc Lourens Hattigh vaø Viljoen, 2001, nhöõng nghieân cöùu töø tröôùc caùc kieán thöùc veà probiotic ngaøy caøng ñöôïc ñaåy maïnh hôn nuõa Giai đoạn của theá kỷ này laø ñeà caäp ñeán vieäc söû duïng söõa leân men ñeå ñieàu trò beänh laây nhieãm ñöôøng ruoät, caùc nghieân cöùu gaàn ñaây taäp trung vaøo lôïi ích khaùc cuả caùc vi khuaån khi ôû trong ñöôøng ruoät vaø caùc loaïi thöïc phaåm ñeå vaän chuyeån vaøo cô theå con ngöôøi vaø vaät nuoâi. 2.2. Ñònh nghóa probiotic: Thuaät ngöõ probiotic do Metchnikoff ñöa ra khi nghieân cöùu taïi sao nhöõng ngöôøi noâng daân BUNGARY coù söùc khoûe toát vaøo naêm 1970. Probiotic laø nhöõng nhoùm vi khuaån trung tính, soáng trong ñöôøng tieâu hoùa cuûa ñoäng vaät, chuùng taïo thaønh moät khu heä vi sinh vaät, chuùng caûn trôû söï phaùt trieån cuûa moät soá vi sinh vaät gaây beänh, cung caáp cho con ngöôøi moät soá chaát coù lôïi cho cô theå, aûnh höôûng toát ñeán heä mieãn dòch. Con ngöôøi söû duïng caùc cheá phaåm coù chöùa caùc probiotic nhö moät loaïi thöïc phaåm vaø nhö moät loaïi thuoác phoøng vaø chöõa beänh. Ñoàng haønh vôùi thuaät ngöõ probiotic laø thuaät ngöõ PREBIOTIC : Laø nhöõng nondigestible oligosaccharides (NDOs), aûnh höôûng ñeán söï phaùt trieån cuûa khu heä vi sinh vaät (bao goàm caû resistant starches). Söï keát hôïp cuûa probiotic vaø prebiotic goïi laø synbiotic taêng cöôøng khaû naêng ñieàu hoøa khu heä vi sinh vaät aûnh höôûng ñeán khaû naêng tieâu hoùa, choáng beänh ñöôøng tieâu hoùa cuûa vaät chuû. Töø “probiotics” coù nguoàn goác töø Hy Laïp coù nghóa laø “Cho cuoäc soáng”. Tuy nhieân, ñònh nghóa veà probiotics ñaõ phaùt trieån nhieàu theo thôøi gian. Lily vaø Stillwell (1965), ñaõ moâ taû tröôùc tieân probiotic nhö hoãn hôïp ñöôïc taïo thaønh bôûi moät ñoäng vaät nguyeân sinh maø thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa ñoái töôïng khaùc. Phaïm vi cuûa ñònh nghóa naøy ñöôïc môû roäng hôn bôûi Sperti vaøo ñaàu nhöõng naêm baûy möôi bao goàm, dòch chieát teá baøo thuùc ñaåy phaùt trieån cuûa vi sinh vaät. 6 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Probiotic laø nhöõng vi sinh vaät nhö: vi khuaån hay naám men maø coù theå theâm vaøo thöïc phaåm vôùi muïc ñích ñieàu chænh quaàn theå vi sinh vaät ñöôøng ruoät cuûa sinh vaät chuû ( parrer, 1974). Vì vaäy, khaùi nieäm “probiotic” ñöôïc öùng duïng ñeå moâ taû “cô quan vaø chaát maø goùp phaàn vaøo caân baèng heä vi sinh vaät ruoät”. Ñònh nghóa chung naøy sau ñoù ñöôïc laøm cho chính xaùc hôn bôûi Fuller (1989), oâng ñònh nghóa probiotic nhö “moät chaát boå trôï thöùc aên chöùa vi sinh vaät soáng maø coù aûnh höôûng coù lôïi ñeán vaät chuû baèng vieäc caûi thieän caân baèng heä vi sinh vaät ruoät cuûa noù”. Khaùi nieäm naøy sau ñoù ñöôïc phaùt trieån xa hôn : “vi sinh vaät soáng (vi khuaån lactic vaø vi khuaån khaùc, hoaëc naám men ôû traïng thaùi khoâ hay boå sung trong thöïc phaåm leân men), maø theå hieän coù lôïi ñoái vôùi söùc khoûe cuûa vaät chuû sau khi ñöôïc tieâu hoùa nhôø caûi thieän tính chaát heä vi sinh vaät voán coù cuûa vaät chuû”( Havenaar vaø Huis in't Veld, 1992). Theo Laurent Verschuere vaø CTV (2000) probiotic ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: "Probiotics laø sinh vaät soáng coù aûnh höôûng toát cho vaät chuû nhôø vaøo söï bieán ñoåi heä sinh vaät gaén vôùi vaät chuû hay xung quanh vaät chuû, töø ñoù caûi thieän khaû naêng söû duïng thöùc aên, naâng cao khaû naêng choáng beänh cuûa vaät chuû, vaø caûi thieän moâi tröôøng xung quanh” Naêm 2001 Schrezenmeir vaø Devrese ñònh nghóa Probiotic laø "Löôïng vi sinh vật soáng xaùc ñònh vôùi soá löôïng thích hôïp ñöôïc chuaån bò trong caùc saûn phaåm, coù taùc duïng bieán ñoåi tích cöïc heä vi sinh vật vuøng ruoät vaø coù taùc duïng toát ñeán söùc khoûe vaät chuû” Theo ñònh nghóa cuûa FAO/WHO 2002:" Probiotic, ñoù laø nhöõng vi sinh vật soáng ñöôïc kieåm soaùt chaët cheõ, vôùi löôïng thích hôïp mang laïi lôïi ích cho vaät chuû". Toùm laïi probiotic laø: - Taäp hôïp caùc vi sinh vaät soáng 7 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn - Ñöôïc ñöa vaøo cô theå vaät nuoâi qua ñöôøng tieâu hoùa (thöùc aên hay thuoác) - Ñem laïi hieäu quaû thích cöïc cho söùc khoûe cuûa vaät chuû Ñeå “taäp hôïp caùc vi sinh vaät soáng “thöïc söï” ñem laïi hieäu quaû tích cöïc cho söùc khoûe vaät chuû”, chuùng phaûi ñöôïc choïn loïc ñaùp öùng caùc tieâu chuaån veà. - An toaøn sinh hoïc - Hoaït tính sinh hoïc - Ñaëc tính kyõ thuaät ñeå trôû thaønh saûn phaåm cuûa ngaønh leân men coâng nghieäp (Tuomola et al.,2001) 2.3. Tieâu chaån an toaøn sinh hoïc Caùc vi khuaån Lactic hay vi khuaån leân men Lactic acid bacteria (LAB), ñöôïc söû duïng laøm probiotic nhieàu nhaát vì chuùng ñöôïc söû duïng trong thöïc phaåm leân men truyeàn thoáng töø raát laâu. Ngöôøi ta xeáp chuùng vaøo vi sinh vaät GRAS (Generelly. Recognized. As safe ).lee y .k vaø salminens., 2009) 2.4. Hoaït tính sinh hoïc Ñeå coù aûnh höôûng tích cöïc leân söùc khoûe vaät chuû, probiotics phaûi coù nhöõng hoaït tính sinh hoïc nhö sau: - Coù khaû naêng soáng soùt qua ñöôøng tieâu hoùa nghóa laø chòu ñöôïc acid, dòch tieâu hoùa daï daøy - Coù khaû naêng keát dính treân beà maët bieåu moâ ruoät vaø toàn taïi laâu daøi beân trong ñöôøng tieâu hoùa - Coù hoaït tính ñoái khaùng choáng laïi caùc vi sinh vaät gaây beänh nhö: Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella. Ssp, Helicobacter pylori… - Kích thích mieãn dòch nhöng khoâng gaây vieâm - Khaùng ñoät bieán vaø khaùng ung thö ( Matila et al.,2002 ) 8 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn 2.5. Đặc tính kỹ thuật ñeå trôû thaønh saûn phaåm cuûa ngaønh leân men coâng nghieäp - Khaû naêng leân men - Khaû naêng toå hôïp - Khaû naêng sinh axit lactic - Khaû naêng khaùng khuaån 2.6. Cô cheá hoaït ñoäng cuûa probiotic Caùch thöùc hoaït ñoäng cuûa probiotics laø loaïi tröø, caïnh tranh, nghóa laø caïnh tranh baùm vaøo maøng nhaày thaønh ruoät, qua ñoù taïo neân moät haøng raøo vaät lyù baûo veä söï taán coâng cuûa caùc khuaån gaây beänh ( Fullar, 2005). Chuùng cuõng saûn xuaát ra hoaït chaát khaùng khuaån vaø men kích thích heä thoáng mieãn dòch. Ngaên caûn söï phaùt trieån cuûa caùc vi khuaån gaây beänh baèng caùch sinh ra acid lactic, acid beùo, peroxide vaø caùc khaùng sinh. In vitro, caùc vi khuaån lactic ngaên caûn söï phaùt trieån cuûa Staphylococcus, Shigella, Klebsiella, Proteus, Pseudomonas, Salmonella vaø caùc chuûng E.coli gaây beänh. Taêng cöôøng tieâu hoùa thöùc aên: Vi khuaån lactic saûn xuaát vitamin nhoùm B vaø caùc enzyme phaân giaûi protein, lipid vaø chuyeån hoùa ñöôøng latose trong söõa thaønh acid lactic, ngaên ngöøa chöùng tieâu chaûy do khoâng dung naïp ñöôøng lactose trong söõa (xaûy ra ôû 90% daân chaâu AÙ). Giaûm cholesterol: Nhieàu keát quaû cho thaáy vi khuaån lactic coù taùc duïng laøm giaûm cholesterol trong maùu. Gilliland vaø coäng söï thaáy raèng vi khuaån lactic phaân laäp töø phaân lôïn coù khaû naêng phaân huyû cholesterol trong moâi tröôøng nuoâi caáy. Caùc baùo caùo cho thaáy noàng ñoä cholesterol trong maùu thaáp ôû nhöõng con lôïn ñöôïc nuoâi baèng cholesterol coù boå sung caùc chuûng vi khuaån lactic ñöôïc phaân laäp treân . 9 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn 2.6.1. Taùc duïng treân bieåu moâ ruoät. Vi sinh vaät probiotic coù khaû naêng baùm dính toát teá baøo bieåu moâruột, caïnh tranh nôi cö truù vôùi caùc vi sinh vật beänh và caïnh tranh dinh döôõng. Do ñoù, chuùng coù khaû naêng giaûm kích thích baøi tieát vaø nhöõng haäu quaû do phaûn öùng vieâm cuûa söï laây nhieãm vi khuaån, cuõng nhö đaåy maïnh söï taïo ra caùc phaân töû phoøng veä nhö chaát nhaày. 2.6.2.Taùc duïng ñeán heä vi sinh vaät ñöôøng ruoät Probiotic ñieàu chænh thaønh phaàn cuûa vi khuaån ñöôøng ruoät. Söï soáng soùt cuûa probiotic ñöôïc tieâu hoùa ôû nhöõng phaàn khaùc nhau cuûa boä phaän tieâu hoùa thì khaùc nhau giöõa caùc gioáng. Khi taäp trung ôû khoang ruoät, chuùng taïo neân söï caân baèng taïm thôøi cuûa heä sinh thaùi ñöôøng ruoät, söï thay ñoåi naøy ñöôïc nhaän thaáy moät vaøi ngaøy sau khi baét ñaàu tieâu thuï thöïc phaåm coù probiotic, phuï thuoäc vaøo coâng duïng vaø lieàu löôïng cuûa gioáng vi khuaån. Keát quaû chæ ra raèng vôùi söï tieâu thuï thöôøng xuyeân, vi khuaån ñònh cö moät caùch taïm thôøi trong ruoät, moät khi chaám döùt söï tieâu thuï thì soá löôïng vi sinh vaät probiotic seõ giaûm xuoáng. Ñieàu naøy thì ñuùng cho taát caû caùc loaïi probiotic. Vi khuaån probiotic ñieàu hoøa hoaït ñoäng trao ñoåi chaát cuûa sinh vaät ñöôøng ruoät. Probiotic coù theå laøm giaûm pH cuûa boä phaän tieâu hoùa vaø coù theå theo caùch ñoù seõ gaây caûn trôû cho hoaït ñoäng tieát ra enzyme cuûa sinh vaät ñöôøng ruoät. Probiotic ñònh cö ôû ruoät vôùi nhöõng vi khuaån coù lôïi vaø loaïi tröø beänh gaây ra bôûi caùc sinh vaät nhö E.coli, Salmonella vaø Clostridium ôû nhöõng vò trí loâng nhung cuûa ruoät non, nôi maø vi khuaån coù haïi seõ phaù huûy loâng nhung. Probiotic gia taêng söï khaùng beänh baèng caùch taêng ñoä cao cuûa loâng nhung vaø taêng ñoä saâu cuûa caùc khe naèm giöõa loâng nhung, theo caùch ñoù seõ gia taêng ñöôïc dieän tích beà maët haáp thu chaát dinh döôõng. Vì vậy, vaät seõ gia taêng hieäu quaû haáp thuï thöùc aên. 10 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Nhöõng nhaø khoa hoïc töø Vieän nghieân cöùu thöïc phaåm ôû Norwich, nöôùc Anh baùo caùo laø nhöõng probiotic ñaëc bieät coù theå tieâu dieät maàm beänh vi khuaån soáng ôû ruoät gia caàm, do ñoù giuùp loaïi boû moái ñe doïa söï ngoä ñoäc thöïc phaåm vi khuaån töø chuoãi thöùc aên. 2.6.2.1.Cô cheá khaùng khuaån của vi sinh vật probiotic: Vi sinh vật probiotic laøm giaûm soá löôïng vi khuaån gaây beänh ñeå ngaên chaën caùc maàm beänh bằng cách tieát ra caùc chaát khaùng khuaån öùc cheá caû vi khuaån Gram döông vaø Gram aâm. Ñoù laø caùc acid höõu cô nhö: Acid lactic, acid acetic…vaø ñaëc bieät laø Bacteriocin - nhoùm peptide hay protein ñöôïc toång hôïp nhôø ribosome coù hoaït tính khaùng vi sinh vaät (Hình 2.1). Nhöõng hôïp chaát naøy coù theå laøm giaûm khoâng chæ nhöõng sinh vaät mang maàm beänh maø coøn aûnh höôûng ñeán söï trao ñoåi chaát cuûa vi khuaån vaø söï taïo ra caùc ñoäc toá. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch giaûm pH khoang ruoät thoâng qua söï taïo ra caùc acid beo chuoãi ngaén deã bay hôi, chuû yeáu laø acetate, propionate, vaø butyrate, nhaát laø acid lactic. Hình 2.1: Cô cheá khaùng vi sinh vaät cuûa Bacteriocin.(Cotter et al.,2005). Bacteriocin class I ( ñaïi dieän: nisin cuûa Lactococcus lactis), gaén vaøo lôùp lipid II, 11 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn ngaên caûn söï vaän chuyeån caùc tieåu ñôn vò peptiddoglycan töø teá baøo chaát ñeán vaùch teá baøo, do ñoù ngaên caûn toång hôïp vaùch teá baøo hoaëc baùm vaøo lôùp lipid II, caùc phaân töû nisin taïo loã xuyeân maøng teá baøo daãn ñeán tieâu baøo; bacteriocin class II (ñaïi dieän sakacin cuûa Lactobacillus sake) laø caùc peptide löôõng tính coù khaû naêng xuyeân maøng teá baøo taïo keânh, loã treân maøng. Lôùp III (coøn goïi laø bacteriolysin nhö lysostaphin), protein khoâng beàn nhieät, taùc ñoäng tröïc tieáp leân vaùch teá baøo ñích. 2.6.2.2. Cô cheá tăng cường mieãn dòch và các hoạt tính khác Probiotic nhö laø phöông tieän ñeå phaân phaùt caùc phaân töû khaùng vieâm cho ñöôøng ruoät. Ñaåy maïnh söï baùo hieäu cho teá baøo chuû ñeå laøm giaûm ñaùp öùng vieâm. Taïo ñaùp öùng mieãn dòch ñeå laøm giaûm dò öùng. Vi khuaån probiotics coù khaû naêng huy ñoäng caùc teá baøo mieãn dòch, hoaït hoùa caùc ñaùp öùng mieãn dòch thích hôïp nhôø moät cô cheá phöùc taïp baét ñaàu baèng söï töông taùc giöõa teá baøo probiotic vaø teá baøo cuûa heä mieãn dòch. Moät nhoùm caùc nhaø khoa hoïc vöøa coâng boá taùc duïng cuûa vi sinh vaät probiotic aûnh höôûng nhö theá naøo ñeán hoaït ñoäng cuûa caùc gene cuûa caùc teá baøo trong ruoät. Ñaây laø keát quaû ñaàu tieân veà cô cheá thay ñoåi caùc phaûn öùng mieãn dòch cuûa probiotics. Nghieân cöùu ñöôïc thöïc hieän bôûi moät nhoùm caùc nhaø khoa hoïc cuûa Vieän Dinh döôõng vaø thöïc phaåm (TIFN) thuoäc tröôøng Ñaïi hoïc Maastricht vaø tröôøng Ñaïi hoïc Radboud (Haø Lan) vaø trung taâm nghieân cöùu Haø Lan NIZO. (hình 2.2.) 12 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Hình 2.2. Cô cheá mieãn dòch Lactobacillus plantarum-tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS Early Edition). Trong nhoùm caùc tình nguyeän vieân, moät soá ñöôïc tieáp thu probiotic soáng Lactobacillus plantarum, moät soá khaùc tieáp thu caùc teá baøo voâ hoaït cuûa chuûng probiotic naøy, vaø soá coøn laïi tieáp nhaän placebo. Caùc phaân tích bieåu hieän gene caùc teá baøo cuûa taù traøng ñaõ ñöôïc tieán haønh vaø cho thaáy roõ raøng hieäu quaû cuûa probiotic soáng ñoái vôùi caùc hoaït ñoäng teá baøo. Caùc hoaït ñoäng naøy kích hoaït heä mieãn dòch vaø cho pheùp noù giöõ vai troø baûo veä (phaûn öùng mieãn dòch) Giaùo sö Michiel Kleerebezem giaûi thích raèng caùc cô cheá phaân töû lieân quan ñeán hoaït ñoäng cuûa probiotics hieän vaãn coøn ít ñöôïc bieát ñeán. Caùc phöông phaùp tieáp caän ña chieàu cuûa TIFN, nôi taäp trung caùc nhaø khoa hoïc veà thöïc phaåm, veà ngaønh ruoät vaø caùc nhaø vi sinh vaät hoïc, ñaõ cho pheùp nghieân cöùu caùc cô cheá phaân töû caùc hoaït ñoäng cuûa probiotic. Caùc phaân tích bieåu hieän gene cho pheùp caùc nhaø khoa hoïc chöùng minh hieäu quaû tröïc tieáp cuûa probiotics ñoái vôùi maøng nhaày ruoät. Nhôø söï giuùp ñôõ cuûa cô sôû döõ lieäu vaø caùc chuyeân gia tin sinh hoïc, hoï ñaõ xaùc ñònh gene cuûa caùc teá baøo bieåu moâ gaây ra cô cheá cuûa caùc phaûn öùng mieãn dòch. Keát quaû nghieân cöùu ñaàu tieân veà cô cheá aûnh höôûng cuûa probiotic ñeán heä mieãn dòch naøy ñaõ ñöôïc xuaát 13 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn baûn trong taïp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS Early Edition). Nhieàu nghieân cöùu gaàn ñaây coøn cho raèng probiotic coù taùc duïng khaùng ñoät bieán vaø khaùng ung thö nhôø söï töông taùc cuûa caùc teá baøo naøy vôùi caùc taùc nhaân gaây ñoät bieán vaø ung thö nhöng coøn gaây nhieàu baøn caõi. 2.7. Những vi sinh vật đóng vai trò là probiotic 2.7.1. Vi khuẩn Lactic 2.7.1.1. Hình thaùi, sinh lyù vi khuaån lactic Nhìn chung, vi khuaån lactic laø vi khuaån Gram döông, khoâng taïo baøo töûø, kò khí tuøy yù, haàu heát khoâng di ñoäng. Chuùng khoâng coù khaû naêng saûn xuaát nhöõng hôïp chaát caàn thieát ñeå chuùng toàn taïi vaø phaùt trieån. Moâi tröôøng soáng cuûa vi khuaån lactic phaûi hieän dieän haàu heát caùc chaát dinh döôõng. Chuùng ñöôïc tìm thaáy trong nhieàu loaïi thöïc phaåm leân men nhö söõa chua, kim chi, döa muoái chua, nem chua….Vi khuaån lactic toàn taïi khaù haïn cheá trong moät soá moâi tröôøng do nhu caàu dinh döôõng cao cuûa noù. * Phaân loaïi Theo khoaù phaân loaïi Bergey(2001), vi khuaån lactic ñöôïc xeáp Vaøo 4 hoï: Lactobacillaceae, Enterococcaceae, Leuconoscaceae, stretococcaceae Giôùi : Bacteria Ngaønh: Firmicutes Lôùp: Bacilli Boä: Lactobacillales Hoï I: Lactobacillaceae Gioáng I: Lactobacillus Gioáng II: Pediococcus Hoï II : Enterococcaceae 14 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Gioáng : Enterococcus Hoï III: Leuconoscaceae Gioáng : Leuconostoc Hoï IV: Streptococcaceae Gioáng I: Streptococcus Gioáng II: Lactococcus * Söï saép xeáp cuûa caùc chi Lactobacillus Ñaëc ñieåm Leân men CO2 töø glucose CO2 töø gluconate FDP aldolase present Phosphoketolase Nhoùm I + Lactobacillus acidophilus Nhoùm II + +a + +b Lactobacillus casei Nhoùm III + +a + Lactobacillus brevis Lactobacillus delbruckii Lactobacillus curvatus Lactobacillus buchneri Lactobacillus Lactobacillus helveticus plantarum Lactobacillus Lactobacillus salivarius sakei (a): Khi leân men, (b): Caûm öùng bôûi pentoses Lactobacillus fermentum Lactobacillus reuteri Hieän nay Nguoàn chuyeån theå töø Sharpe [117] and Kandler and Weiss [113 Veà maët hình thaùi caùc nhoùm vi khuaån lactic toàn taïi chuû yeáu ôû hai daïng: hình que hoaëc hình caàu - Hình caàu: Diplococcus (hình caàu keát ñoâi), Tetracoccus (4 teá baøo keát laïi), Streptococcus (hình caàu chuoãi). 15 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn - Hình que: que ngaén hoaëc que daøi, coù theå toàn taïi daïng teá baøo ñôn, keát ñoâi, hoaëc keát chuoãi. Veà maët sinh lí chuùng töông ñoái ñoàng nhaát: Thu nhaän naêng löôïng nhôø phaân giaûi carbonhydrate vaø tieát ra acid lactic. Khaùc vôùi caùc vi khuaån ñöôøng ruoät cuõng sinh acid lactic, caùc vi khuaån lactic laø vi khuaån leân men baét buoäc, chuùng khoâng coù cytochrome vaø enzyme catalase. Tuy nhieân chuùng vaãn coù theå sinh tröôûng ñöôïc khi coù maët oxi do coù enzyme peroxidase. Khoâng moät ñaïi dieän naøo thuoäc nhoùm naøy coù theå phaùt trieån treân moâi tröôøng muoái khoaùng thuaàn khieát chöùa glucose vaø NH4+. Vì coù nhu caàu veà caùc chaát dinh döôõng phöùc taïp neân ña soá chuùng caàn moät moâi tröôøng chöùa haøng loaït caùc vitamin (lactoflavin, tiamin, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin) vaø caùc acid amin. Do ñoù, ngöôøi ta thöôøng nuoâi caáy caùc chuûng vi khuaån naøy treân moâi tröôøng chöùa moät soá löôïng töông ñoái cao naám men, dòch caø chua vaø thaäm chí laø maùu * Ñaëc ñieåm chi tieát cuûa töøng gioáng theo khoaù phaân loaïi Bergey Lactobacillus: Teá baøo hình que vaø thöôøng coù kích thöôùc (0,5–1,2) (1,0–10,0)μm, keát thaønh chuoãi ngaén nhöng thænh thoaûng coù daïng gaàn gioáng hình caàu. Ñaây laø caùc vi khuaån Gram döông, khoâng taïo baøo töû, hieám khi di ñoäng baèng loâng roi. Kò khí khoâng baét buoäc nhöng phaùt trieån toát hôn trong ñieàu kieän khoâng coù khí oxy. Nhìn chung, caùc loaøi trong gioáng naøy seõ phaùt trieån toát hôn trong ñieàu kieän coù 5% CO 2 . Khuaån laïc treân moâi tröôøng agar coù kích thöôùc 2 - 5mm, daïng loài, môø ñuïc vaø khoâng nhuoäm maøu. Nhöõng teá baøo naøy hoùa döôõng höõu cô ñoøi hoûi moâi tröôøng nuoâi caáy phöùc taïp vaø giaøu chaát dinh döôõng; coù khaû naêng leân men vaø phaân huyû saccharose; ít nhaát moät nöûa saûn phaåm leân men töø nguoàn carbon laø lactate. Khoâng khöû ñöôïc nitrate, khoâng laøm tan gelatin, khoâng coù catalase cuõng nhö cytochrome. 16 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Nhieät ñoä toái thích cho söï phaùt trieån laø 30 – 40 oC. Lactobacilii phaân boá roäng raõi trong moâi tröôøng, ñaëc bieät laø treân nhöõng thöïc phaåm coù nguoàn goác thöïc vaät vaø ñoäng vaät; chuùng thöôøng soáng trong ruoät cuûa chim vaø ñoäng vaät höõu nhuõ Moät soá chuûng ñieån hình: Lactobacills acidophilus, Lactobacillus brevis, Lactobacillu bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus Lactobacillus, Lactobacillus helveticus,LactobacillusplantarumLactobacillus reuteri… a) Lactobacillus bulgaricus b) Lactobacillus casei Hình 2.3 : Teá baøo vi khuaån lactic gioáng Lactobacillus phoùng ñaïi 2000 laàn Pediococcus: Teá baøo hình caàu, khoâng bao giôø keùo daøi, ñöôøng kính 0,5 – 1,2μm. Söï phaân chia luaân phieân veà goùc beân phaûi taïo thaønh daïng töù caàu khuaån döôùi ñieàu kieän thích hôïp. Ñoâi khi teá baøo vi khuaån naøy cuõng toàn taïi ôû daïng keát ñoâi. Raát hieám gaëp teá baøo ñôn vaø khoâng bao giôø chuùng ôû daïng chuoãi. Khoâng di ñoäng, khoâng taïo baøo tử . Laø loaïi vi khuaån hieáu khí tuyø yù nhöng ñoâi khi söï taêng tröôûng bò öùc cheá khi uû trong khoâng khí. Hoaù döôõng höõu cô, teá baøo ñoøi hoûi moâi tröôøng giaøu dinh döôõng vaø coù theå leân men carbonhydrate (chuû yeáu laø mono- vaø disaccharide). Leân men glucose sinh acid nhöng khoâng sinh gas; saûn phaåm chính laø DL vaø L(+)-lactate. Catalase aâm, khoâng coù cytochrome. Khoâng khöû ñöôïc nitrate. Nhieät ñoä thích hôïp cho söï phaùt trieån laø 25 – 40oC. Thöôøng xuaát hieän treân rau quaû vaø caùc loaïi thöïc phaåm khaùc; khoâng gaây beänh cho thöïc vaät vaø ñoäng vaät 17 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Hình 2.4: Teá baøo vi khuaån lactic thuoäc gioáng Pediococcus. Caùc chuûng thöôøng gaëp: Pediococcus acidilactici, Pediococcus cellicola, Pediococcus claussenii, Pediococcus inopinatus, Pediococcus damnosus, Pediococcus Pediococcus parvulus, Pediococcus dextrinicus, pentosaceus, Pediococcus stilesii… Enterococcus: Enterococcus durans Enterococcus faecalis Hình 2.5: Teá baøo vi khuaån lactic thuoäc gioáng Enterococcus Teá baøo hình caàu hoaëc hình tröùng, kích thöôùc (0,6–2,0)  (0,6–2,5)μm, thöôøng xuaát hieän ôû daïng caëp hoaëc chuoãi ngaén trong moâi tröôøng loûng. Khoâng taïo noäi baøo töû, Gram döông. Thænh thoaûng di ñoäâng baèng loâng roi. Khoâng coù bao nang. Hieáu khí tuyø yù, hoùa döôõng höõu cô baèng caùch leân men nhieàu loaïi ñöôøng khaùc nhau 18 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn taïo saûn phaåm chính laø L(+)-acid lactic nhöng khoâng sinh gas vaø pH ñaït ñöôïc toái ña laø 4,2 – 4,6. Moâi tröôøng dinh döôõng phöùc taïp. Catalase aâm. Coù theå phaùt trieån ôû 10 – 45oC (toái thích 37oC), pH 9,6; 6,5% muoái NaCl, vaø 40% muoái maät. Raát hieám khi khöû ñöôïc nitrate. Thöôøng leân men lactose. Hieän dieän roäng raõi trong töï nhieân ñaëc bieät trong phaân ñoäng vaät coù xöông soáng, thænh thoaûng gaây beänh. Moät soá chuûng thoâng thöôøng: Enterococcu durans, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium… Leuconostoc: Hình 2.6: teá baøo vi khuaån lactic thuoäc gioáng Leuconostoc Teá baøo coù daïng hình caàu, ñoâi khi keùo daøi khi ôû daïng keát caëp hoaëc keát chuoãi, kích thöôùc (0,5 - 0,7)  (0,7 - 1,2) μm. Khi keát thaønh chuoãi daøi, teá baøo coù daïng que ngaén vaø nhöõng teá baøo ôû cuoái coù daïng hôi troøn. Gram döông, khoâng di ñoäng, khoâng taïo baøo töû. Phaùt trieån khaù chaäm, khuaån laïc nhoû vaø deït treân moâi tröôøng coù chöùa sucrose. Hieáu khí tuyø yù, hoùa döôõng höõu cô baèng con ñöôøng leân men carbonhydrate baét buoäc, ñoøi hoûi moâi tröôøng giaøu dinh döôõng. Nhieät ñoä thích hôïp cho söï phaùt trieån laø 20 – 30 oC. Leân men glucose taïo thaønh acid vaø sinh gas; saûn phaåm chính laø ethanol vaø D(-)-lactate. Chæ leân men ñöôïc mono- vaø disaccharide. Catalase aâm, khoâng phaân giaûi ñöôïc arginine, khoâng sinh indol, khoâng laøm tan maùu, khoâng khöû nitrate. PH cuûa moâi tröôøng loûng khi keát thuùc nuoâi caáy laø 4,4 – 5,0. Phaân boá roäng raõi treân thöïc vaät, caùc saûn phaåm söõa vaø caùc saûn phaåm khaùc. Khoâng gaây beänh cho thöïc vaät vaø ñoäng vaät 19 Khoùa Luaän Toát Nghieäp GVHD: T.s Nguyeãn Hoøai Höông SVTH: Nguyeãn Thò Thuùy Hieàn Moät soá chuûng öa gaëp: Leuconostoc carnosum, Leuconostoc citreum, Leuconostoc urionis, Leuconostoc fallax, Leuconostoc ficulneum, Leuconostoc fructosum, gelidum, Leuconostocgarlicum, Leuconostoc Leuconostoc inhae, Leuconostoc Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc gasicomitatum, kimchii, Leuconostoc Leuconostoc pseudoficulneum, lactis, Leuconostoc pseudomesenteroides… Streptococci Các vi khuẩn thuộc Streptococcus trước kia nay trong heä thoáng phaân loaïi Bergey bao goàm caû nhöõng vi sinh vaät ñöôïc xeáp vaøo gioáng Enterococcus, Lactococcus, Streptococcus. Noùi caùch khaùc, chuùng bao goàm enterococci, lactic streptococcci vaø caùc streptococci hieáu khí vaø sinh muû. Teá baøo hình caàu hoaëc hình tröùng, ñöôøng kích 0,5 – 2,0 μm, thöôøng keát thaønh caëp hoaëc thaønh chuoãi khi phaùt trieån treân moâi tröôøng loûng; ñoâi khi chuùng keùo daøi theo truïc cuûa chuoãi taïo thaønh daïng nhö muõi maùc. Khoâng di ñoäng, khoâng taïo baøo töû vaø Gram döông. Moät vaøi loaøi coù theå taïo bao nang, hieáu khí tuyø yù, hoùa döôõng höõu cô, ñoøi hoûi moâi tröôøng giaøu dinh döôõng vaø ñoâi khi caàn duy trì löôïng CO2 laø 5%. Leân men trao ñoåi chaát, saûn phaåm chính laø lactate nhöng khoâng sinh gas. Catalase aâm. Nhieät ñoä phaùt trieån laø 25 – 45oC, toái thích laø 37oC. Kí sinh treân ñoäng vaät coù xöông soáng, ñaëc bieät laø vuøng mieäng vaø ruoät, thænh thoaûng gaây beänh cho ngöôøi vaø ñoäng vaät 20