TÌM HIỂU PREBIOTIC TRONG CÁC SẢN PHẨM SỮA

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM




ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU PREBIOTIC
TRONG CÁC SẢN PHẨM SỮA


SVTH : HUỲNH THỊ KIỀU VŨ
MSSV : 06116100
GVHD : ThS. NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH
KS. NGÔ LÂM TUẤN ANH


Tp.Hồ Chí Minh, 07/2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thị Kiều Vũ MSSV: 06116100
Ngành: Công nghệ Thực Phẩm Lớp: 061160

1. Tên đồ án : Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa
2. Nhiệm vụ đồ án: Tổng quan tài liệu nhằm tìm hiểu những vấn đề sau:
- Tìm hiểu về prebiotic: bản chất, tác dụng đối với sức khỏe và cơ chế tác
dụng,…
- Tìm hiểu các prebiotic được sử dụng phổ biến trong sữa
- Tìm hiểu các nghiên cứu về phương pháp sản xuất các sản phẩm chứa prebiotic
3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/03/2010
4. Ngày hoàn thành đồ án: 08/07/2010
5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
1/ ThS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh 1/ Đề cương đồ án
2/ KS. Ngô Lâm Tuấn Anh 2/ Nội dung đồ án
Nội dung và yêu cầu Đồ án tốt nghiệp đã được thông qua.

Ngày….. tháng……năm 2010
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)



i

LỜI CẢM ƠN
Từ khi bắt đầu thực hiện đến khi hoàn thành đồ án này, tôi đã luôn cố gắng và học
hỏi nhiều từ sách vở, internet và thực tế cuộc sống. Tôi cũng nh ận được rất nhiều sự
giúp đỡ và hỗ trợ từ gia đình, thầy cô và bạn bè của tôi. Tôi cảm thấy mình thực sự
may mắn và hạnh phúc khi đón nhận được tất cả những giúp đỡ đó.
Lời cảm ơn đầu tiên, tôi muốn gửi đến những nhà tiên phong trong khoa học thực
phẩm, những người xây dựng mạng lưới internet phát triển như ngày nay và những
người vô danh chia sẻ những tài liệu quý báu trên internet. Họ là những người đưa tôi
đến với những chân trời mới của khoa học thực phẩm.

Tôi xin gửi lời cảm ơn cô Nguyễn Thị Hồng Hạnh đã cho tôi biết những khó khăn
sẽ gặp phải khi làm đồ án. Cô cũng là người gợi ý cho tôi cách giải quyết những khó
khăn đó. Những chia sẻ của cô thật sự rất có ích cho cách suy nghĩ c ủa tôi khi giải
quyết vấn đề.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy Ngô Lâm Tuấn Anh. Thầy đã trao đổi những kiến
thức và vấn đề trong đồ án để tôi có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn.
Tôi chân thành cảm ơn những thầy cô đã giảng dạy tôi ở trường Đại học Sư Phạm
Kỹ Thuật. Họ là những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu để tôi có
thể lĩnh hội những điều mới mẻ khác của khoa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn đồng khóa 2006 với tôi. Chúng tôi đã
luôn đ
ộng viên, trao đổi những kiến thức để cùng nhau tiến bộ. Tôi đặc biệt cảm ơn
những tình cảm đặc biệt của các bạn dành cho tôi. Đó là nguồn động viên rất lớn giúp
tôi có tinh thần sảng khoái khi thực hiện đồ án.
Tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt đến bạn Cao Thị Thu Hằng, bạn thời phổ thông
của tôi. Bạn đã cho tôi những tài liệu y khoa rất hữu ích và thú vị.
Cuối cùng, tôi muốn bố mẹ tôi biết rằng tôi luôn thầm cảm ơn họ vì họ luôn dõi
theo và tin tưởng tôi. Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến em gái tôi vì đã luôn như ờng nhịn
tôi rất nhiều. Tôi sẽ luôn ghi nhớ những tình cảm mà gia đình dành cho tôi.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010.
Huỳnh Thị Kiều Vũ


ii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Prebiotic có tác dụng cải thiện sức khỏe và phòng chống một số bệnh. Sữa mẹ là
nguồn cung cấp prebiotic đầu tiên cho con người. Hiện nay, prebiotic được bổ sung
trong nhiều sản phẩm sữa và các sản phẩm thực phẩm khác nhau.

Prebiotic được định nghĩa b ởi Gibson vào năm 1995. Ngày nay, theo cách hiểu
thông thường, nếu probiotic là vi khuẩn có lợi cho sức khỏe thì prebiotic là thức ăn
cho vi khuẩn probiotic. Probiotic và prebiotic cùng tác động trực tiếp đến hệ tiêu hóa
và vi sinh vật đường ruột từ đó tác động đến toàn bộ cơ thể.
Hệ tiêu hóa bao gồm ống tiêu hóa và các cơ quan phụ khác. Hệ vi sinh vật đường
ruột cư trú khắp ống tiêu hóa. Trong đó, hệ vi sinh vật ở ruột già có số lượng lớn nhất.
Chúng có vai trò quan trọng trong chuyển hóa thức ăn trước khi bị tống thoát theo
phân ra ngoài, tổng hợp một số vitamin và chống viêm nhiễm vi sinh vật từ ngoài vào.
Hệ vi sinh vật đường ruột rất đa dạng về chủng loại nhưng được chia thành hai loại
chính: vi khuẩn có lợi và vi khuẩn gây hại. Vi khuẩn có lợi được biết đến nhiều là
bifidobacteria và lactobacilli. Sự cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và vi khuẩn gây hại là
yếu tố quyết định đến sức khỏe của con người. Đây cũng là cơ chế tác động chính của
prebiotic và probiotic cơ thể con người.
Cho đến nay, các prebiotic được xác định chủ yếu là các carbohydrate hòa tan.
Tuy nhiên, không phải các carbohydrate nào cũng là prebiotic. Đ ể được xem là
prebiotic, chúng phải có đủ ba tiêu chuẩn là kháng tiêu hóa, có khả năng lên men và
có tính lên men chọn lọc. Hiện nay, có ba loại prebiotic được sử dụng phổ biến là
inulin/ fructooligosaccharide, galactooligosaccharide và lactulose.
Prebiotic có bản chất là carbohydrate nên nó có các đặc tính công nghệ tốt. Ngoài
ra, các carbohydrate đã có l ịch sử sử dụng trong công nghệ
thực phẩm từ lâu. Do đó,
prebiotic có khả năng được ứng dụng trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm khác nhau.
Prebiotic có tác dụng cải thiện sức khỏe và phòng chống một số bệnh. Prebiotic có
khả năng chống viêm nhiễm vi sinh vật, cải thiện sự tiêu hóa và hấp thu, kiểm soát
lipid và glucose trong máu. Ngoài ta, prebiotic có khả năng phòng chống ung thư đại
tràng và giảm chứng táo bón,…Tất cả những nội dung trên được trình bày cụ thể trong
chương 2.
Trong chương 3, fructooligosaccharide và galactooligosaccharide sẽ được giới
thiệu chi tiết hơn. Chúng là những prebiotic được bổ sung phổ biến trong các sản
phẩm sữa.

iii

Galactooligosaccharide là prebiotic có trong sữa. Tuy nhiên,
galactooligosaccharide được sản xuất thương mại nhờ enzyme β-galactosidase. Sản
phẩm là hỗn hợp của các oligosaccharide được cấu tạo bởi các đơn vị
galactopyranosyl, được nối với nhau bởi liên kết β-(1-6) hay β-(1-4).
Fructooligosaccharide là tên gọi chung để chỉ các prebiotic có bản chất là fructan-
loại inulin. Fructooligosaccharide được sản xuất thương mại theo hai phương pháp:
phương pháp chiết tách bằng hơi nước nóng (và thủy phân bằng enzyme inulinase), và
phương pháp tổng hợp bởi enzyme β-fructofuranosidase. Sản phẩm là hỗn hợp của các
oligosaccharide được cấu tạo bởi các đơn vị fructofuranosyl, được nối với nhau bởi
liên kết β-(2-1).
Galactooligosaccharide và fructooligosaccharide thường được bổ sung trong công
thức dinh dưỡng cho trẻ với tỉ lệ là 9 : 1. Hàm lượng của hỗn hợp là 0.8g/100 ml.
Ngoài ra, prebiotic có thể được tổng hợp ngay trong các sản phẩm sữa. Chương 4
giới thiệu hai nghiên cứu về phương pháp sản xuất sữa chứa galactooligosaccharide.
Đó là hai nghiên cứu sử dụng β-galactosidase để tổng hợp galactooligosaccharide từ
lactose có trong sữa. Một nghiên cứu giới thiệu cách sản xuất sữa tươi chứa
galactosidase từ sữa tươi nguyên liệu. Một nghiên cứu khác giới thiệu cách sản xuất
các sản phẩm phô mai chứa galactooligosaccharide từ sữa tươi nguyên liệu và các
thành phần sữa khác.
Trong tương lai, prebiotic và các sản phẩm sữa chứa prebiotic sẽ phát triển nhanh
chóng. Các sản phẩm khác sữa chứa prebiotic sẽ ngày càng đa dạng.



iv

MỤC LỤC
Đề mục Trang
Trang bìa
Nhiệm vụ đồ án
Lời cảm ơn ............................................................................................................. i
Tóm tắt đồ án ......................................................................................................... ii
Mục lục................................................................................................................... iv
Danh sách hình vẽ .................................................................................................. vii
Danh sách bảng biểu .............................................................................................. viii
Danh sách các từ viết tắt ........................................................................................ ix
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ...................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu vấn đề ............................................................................................. 1
1.2. Giới hạn và mục tiêu tìm hiểu ......................................................................... 2
1.3. Hạn chế của đồ án ........................................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................ 2
CHƯƠNG 2: PREBIOTIC ....................................................................................... 3
2.1. Tìm hiểu hệ tiêu hóa ........................................................................................ 3
2.1.1. Cấu tạo hệ tiêu hóa ............................................................................... 3
2.1.2. Giải phẫu đường ruột và chức năng của đường ruột ............................ 4
2.1.3. Hệ vi sinh vật đường ruột ..................................................................... 5
2.1.4. Phân loại chất dinh dưỡng ..................................................................... 10
2.2. Khái niệm Prebiotic ......................................................................................... 12
2.2.1. Định nghĩa ............................................................................................. 12
2.2.2. Tiêu chuẩn đánh giá .............................................................................. 12
2.2.3. Các loại prebiotic .................................................................................. 15
2.2.4. Đặc tính hoá học của prebiotic .............................................................. 16
2.3. Những tính chất có lợi của prebiotic ............................................................... 17


v

2.3.1. Tính chất có lợi của prebiotic đối với công nghệ thực phẩm ............... 17
2.3.2. Tác dụng của prebiotic đối với sức khỏe con người ............................ 18
2.3.3. Các vấn đề khi sử dụng prebiotic ......................................................... 23
2.4. Phương pháp sản xuất prebiotic ...................................................................... 24
2.5. Probiotic và synbiotic ...................................................................................... 28
2.5.1. Probiotic ............................................................................................... 28
2.5.2. Synbiotic ............................................................................................... 31
CHƯƠNG 3: CÁC PREBIOTIC ĐƯỢC BỔ SUNG TRONG CÁC SẢN PHẨM SỮA . 32
3.1. Galactooligosaccharide (GOS) ....................................................................... 32
3.1.1. Giới thiệu về GOS ................................................................................ 32
3.1.2. Kỹ thuật sản xuất GOS ......................................................................... 33
3.1.3. Các đặc tính công nghệ của GOS ......................................................... 39
3.2. Fructooligosaccharide (FOS) .......................................................................... 40
3.2.1. Giới thiệu về FOS ................................................................................. 40
3.2.2. Kỹ thuật sản xuất FOS .......................................................................... 42
3.2.3. Các đặc tính công nghệ của FOS.......................................................... 46
3.3. Bổ sung FOS, GOS trong các sản phẩm sữa .................................................. 47
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SẢN PHẨM SỮA CHỨA GOS ........ 49
4.1. Giới thiệu vấn đề ............................................................................................. 49
4.2. Nghiên cứu sản xuất sữa tươi giàu GOS và ít lactose ..................................... 51
4.2.1. Nguyên liệu .......................................................................................... 52
4.2.2. Lọc ultra................................................................................................ 52
4.2.3. Xử lí với β-galactosidase ...................................................................... 53
4.3. Nghiên cứu sản xuất các sản phẩm phô mai giàu GOS và ít lactose .......................... 54
4.3.1. Hai loại phô mai nghiên cứu – phô mai cottage và phô mai cream ..... 54
4.3.2. Các quy trình sản xuất sản phẩm phô mai giàu GOS và ít lactose ....... 57

vi

4.3.3. Các quá trình của một quy trình sản xuất phô mai giàu GOS và ít
lactose ...................................................................................................... 62
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ......................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66


vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1. Hệ tiêu hóa ở người .................................................................................. 3
Hình 2.2. Giải phẫu thành ruột non .......................................................................... 4
Hình 2.3. Sơ đồ chuyển hóa các chất dinh dưỡng .................................................... 11
Hình 2.4. Khả năng chuyển hóa của prebiotic trong đường ruột ............................. 14
Hình 2.5. Cơ chế chống viêm nhiễm vi sinh vật gây hại của prebiotic .................... 19
Hình 2.6. Sơ đồ sản xuất một số prebiotic theo các phương pháp khác nhau .......... 25
Hình 2.7. Tác động của prebiotic và probiotic đến hệ vi sinh vật ruột già .............. 29
Hình 3.1. Cấu trúc phân tử của GOS ........................................................................ 32
Hình 3.2. Cơ chế phản ứng galactosyl hóa ............................................................... 35
Hình 3.3. Cấu trúc phân tử của allolactose và galactobiose ..................................... 36
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình sản xuất GOS trên quy mô công nghiệp ......................... 38
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất inulin và oligofructose ...................................... 43
Hình 3.6. Quá trình tổng hợp scFOS ........................................................................ 44
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình sản xuất scFOS ............................................................... 45
Hình 4.1. Sự phân bố chứng không dung nạp lactose .............................................. 50
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi giàu GOS, ít lactose ............................ 51
Hình 4.3. Sơ đồ quy trình sản xuất truyền thống 2 loại phô mai tươi ...................... 55
Hình 4.4. Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai cottage giàu GOS ............................... 57
Hình 4.5. Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai cream theo phương pháp không tách

whey .......................................................................................................... 59
Hình 4.6. Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai cream theo phương pháp kết hợp ....... 60
Hình 4.7. Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai cream theo phương pháp thu hồi GOS ......... 61


viii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các vi khuẩn kị khí chủ yếu trong ruột già ........................................ 7
Bảng 2.2. Phân loại prebiotic theo độ dài mạch carbon...................................... 15
Bảng 2.3. Phân loại prebiotic theo nguyên liệu sản xuất .................................... 16
Bảng 2.4. Các nhà sản xuất prebiotic trên thế giới ............................................. 26
Bảng 2.5. Các vi sinh vật probiotic ..................................................................... 30
Bảng 3.1. Một số loài vi sinh vật được sử dụng trong sản xuất GOS thương mại ....... 34
Bảng 3.2. Các loại fructan trong tự nhiên .......................................................... 40
Bảng 3.3. Một số nguyên liệu thực phẩm chứa inulin ........................................ 42
Bảng 3.4. Các sản phẩm sữa được bổ sung prebiotic FOS ở châu Âu ............... 48


ix

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BCFA – Branched chain fatty acid .............................................................................. 7
SCFA – Short chain fatty acid .................................................................................... 8
GOS – Galactooligosaccharide ................................................................................. 15
FOS – Fructooligosaccharide .................................................................................. 15
DP – Degree of polymerization .............................................................................. 16
Ut/Uh – Transglycosylating activity/ hydrolytic activity ............................................ 36
E/S – Enzyme/Substrate ......................................................................................... 53

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu vấn đề
Sữa là loại thực phẩm quan trọng đối với con người. Sữa cung cấp các thành phần
dinh dưỡng cân đối và là nguồn cung cấp calcium chủ yếu cho cơ thể con người. Ngay
từ những tháng đầu đời, trẻ đã nhận được nguồn dinh dưỡng đầu tiên và duy nhất là
sữa mẹ. Khi lớn lên, con người tiếp tục tiêu thụ nguồn dinh dưỡng cân đối ấy từ nhiều
nguồn khác nhau như bò, cừu, trâu, dê, ngựa,…
Các nhà sản xuất trong công nghiệp chế biến sữa không ngừng cung cấp các sản
phẩm sữa với nhiều chủng loại khác nhau, phù hợp với sở thích và lứa tuổi của người
tiêu dùng. Các nhà khoa học dinh dưỡng cũng không ngừng tìm hiểu, nghiên cứu và tư
vấn các nhà sản xuất những thành phần hỗ trợ tích cực cho những chức năng đặc biệt
của cơ thể. Từ đó, ngày càng có nhiều sản phẩm mới từ sữa ra đời. Đó là các sản phẩm
được bổ sung giá trị dinh dưỡng dành cho những đối tượng đặc biệt như trẻ em ở các
độ tuổi khác nhau, phụ nữ mang thai, người ốm, người chơi thể thao, người già,…
Ngoài ra, đó cũng có thể là các sản phẩm sữa được bổ sung thành phần có lợi cho sức
khỏe. Các sản phẩm loại này đang được chú ý và phát triển rất nhanh vì các sản phẩm
này tập trung khả năng có lợi sức khỏe cho tất cả các đối tượng tiêu dùng.
Các sản phẩm sữa có lợi cho sức khỏe được biết đến nhiều là các sản phẩ
m cải
thiện hệ tiêu hóa, hỗ trợ chức năng miễn dịch của cơ thể. Đó là các sản phẩm sữa
probiotic. Hiện nay sản phẩm Yakult của công ty Honsha (Nhật Bản) là sản phẩm sữa
probiotic thành công nhất trên toàn thế giới [27].
Một thuật ngữ gắn liền với probiotic là prebiotic. Prebiotic và probiotic có những
đặc tính có lợi cho sức khỏe tương tự nhau [94]. Probiotic được biết đến là những lợi

khuẩn và prebiotic là những oligosaccharide để vi khuẩn probiotic sử dụng. Trên thực
tế, probiotic đã đư ợc phát hiện và nghiên cứu hơn một trăm năm nay, trong khi thuật
ngữ prebiotic chỉ được phát hiện và phát triển gần đây [12].
Trên thế giới, prebiotic đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại sản phẩm
khác nhau, đặc biệt là trong các sản phẩm sữa. Ở Việt Nam, prebiotic chỉ xuất hiện
trong các sản phẩm sữa bột dành cho trẻ em của các công ty sữa hàng đầu trên thế giới.
Vì vậy, khái niệm prebiotic vẫn còn khá xa lạ với hầu hết người tiêu dùng và là đề tài
mới mẻ đối với ngành công nghệ thực phẩm.


Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


2

1.2. Giới hạn và mục tiêu tìm hiểu
Các sản phẩm sữa chứa prebiotic chủ yếu là do prebiotic được bổ sung vào. Hơn
nữa, các sản phẩm sữa rất đa dạng nhưng chỉ có rất ít sản phẩm được bổ sung
prebiotic. Vì vậy, đồ án tập trung vào prebiotic như là một thành phần riêng biệt được
bổ sung vào các sản phẩm sữa:
• Tìm hiểu về prebiotic: Định nghĩa và bản chất của prebiotic; các loại prebiotic và
phương pháp sản xuất chúng; tác dụng của prebiotic đối với sức khỏe con người
và cơ chế tác động đến sinh lý.
• Đồng thời, tìm hiểu khái niệm probiotic và synbiotic.
• Tìm hiểu các loại prebiotic được bổ sung phổ biến trong các sản phẩm sữa.
Ngoài ra, trong các sản phẩm sữa lên men có các vi khuẩn có lợi tạo ra những
exopolysaccharide từ các đường đơn và đường đôi trong sản phẩm. Vì vậy, mục tiêu
của đồ án còn tìm hiểu những phương pháp nghiên cứu sản xuất sữa và các sản phẩm
sữa chứa prebiotic (oligosaccharide) nhờ quá trình tổng hợp prebiotic ngay trong sữa.
1.3. Hạn chế của đồ án

Khi tìm hiểu những thực phẩm chức năng và tìm hi ểu cơ chế tác động của chúng
đến sức khỏe sẽ cần đến kiến thức về sinh lý học con người, sinh lý bệnh,…Vì vậy,
ranh giới giữa khoa học thực phẩm, khoa học dinh dưỡng và y khoa có thể là giới hạn
trong việc giải thích các cơ chế và trình bày theo quan điểm khoa học thực phẩm.
Đề tài về prebiotic vẫn còn mới, còn nhiều tranh cãi và đang đư ợc nghiên cứu. Vì
vậy, đồ án này không thể giải đáp hết những thắc mắc cũng như trình bày hết những ý
kiến tranh cãi xoay quanh prebiotic.
1.4. Ý nghĩa khoa học
Đồ án “Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa” cập nhật những kiến thức
mới về khoa học dinh dưỡng và khoa học thực phẩm trên thế giới. Đồ án sẽ là nguồn
tài liệu khoa học tiếng Việt hữu ích về thành phần và chức năng prebiotic. Nó góp
phần cải thiện và bổ sung vào tài liệu học thuật về prebiotic ở Việt Nam.
Đồ án có thể được dùng để tham khảo và nghiên cứu trong công nghiệp chế biến
sữa cũng như trong
lĩnh vực thực phẩm chức năng ở Việt Nam.
Đồ án có thể là cơ sở để đưa ra những hướng nghiên cứu phát triển sản phẩm mới
trong ngành công nghệ chế biến thực phẩm.

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


3

CHƯƠNG 2: PREBIOTIC
2.1. Tìm hiểu hệ tiêu hóa
2.1.1. Cấu tạo hệ tiêu hóa
Hệ tiêu hóa bao gồm ống tiêu hóa và các cơ quan phụ khác để thực hiện chức năng
tiêu hóa thức ăn, hấp thu nước và các chất dinh dưỡng, thải các chất bã ra ngoài.
Ống tiêu hóa là một ống dài với những đoạn được phân hóa và có kích thước khác
nhau. Ống tiêu hóa xuất phát từ miệng, qua hầu, thực quản, dạ dày, ruột non, ruột già

và tận cùng tại hậu môn.
Các cơ quan phụ gồm tuyến nước bọt, tuyến tụy, gan và túi mật [5].
















Hình 2.1. Hệ tiêu hóa ở người.[137]
Ruột non
Lưỡi
Miệng
Thực quản
Hầu
Gan
Túi mật
Hồi tràng
Tá tràng
Tràng lên
Tràng ngang

Manh tràng
Ruột thừa
Trực tràng
Hậu môn
Tràng Sigma
Dạ dày
Tụy
Hỗng tràng
Tràng xuống
Ruột già
Tuyến nước bọt
Cơ thắt hậu môn

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


4

2.1.2. Giải phẫu đường ruột và chức năng của đường ruột
Điển hình cho cấu trúc thành đường ruột là thành ruột non. Từ ngoài vào trong có
các lớp: thanh mạc; tầng cơ gồm lớp cơ dọc và lớp cơ vòng; tầng dưới niêm mạc; tầng
niêm mạc. Tầng niêm mạc bao gồm lớp biểu mô, lớp đệm và cơ niêm. Giữa hai lớp cơ
dọc và cơ vòng có các đám r ối thần kinh cơ. Giữa lớp dưới niêm mạc và lớp cơ vòng
có các đám rối dưới niêm tạo thành hệ thống thần kinh nội tại của ruột.
Niêm mạc ruột có rất nhiều nếp gấp, làm tăng diện tích hấp thu lên ba lần. Trên bề
mặt niêm mạc có rất nhiều nhung mao, làm tăng diện tích lên thêm mười lần. Mỗi tế
bào biểu mô trên nhung mao lại có rất nhiều vi nhung mao tạo thành bờ bàn chải làm
tăng diện tích lên thêm hai mươi lần. Ba yếu tố trên cộng lại làm tăng diện tích hấp thu
của ruột non lên 600 lần [5].

Hình 2.2.Giải phẫu thành ruột non. [138]
Ruột non có chiều dài khoảng 5 m và được chia làm 3 đoạn: tá tràng, hỗng tràng
và hồi tràng. Ruột non là nơi quan trọng nhất thực hiện quá trình tiêu hóa và hấp thu
thức ăn, với sự hỗ trợ của tuyến tụy và mật.
Ruột non nhận thức ăn đã đư ợc nhào trộn (dưỡng trấp) từ dạ dày. Ở ruột non có
các tuyến Brunner bài tiết chất nhầy để bảo vệ niêm mạc ruột, các tuyến Lieberkuhn
bài tiết chất dịch để giúp hòa tan các chất trong dưỡng trấp và các tế bào biểu mô tiết
Vi nhung mao
Tế bào biểu mô
Tĩnh mạch cửa
Gan
Nhung mao
Nhung mao
Đường ruột
Tầng cơ
Mạch bạch huyết
Mao mạch
Lòng ruột

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa

5

các enzyme tiêu hóa lên bờ bàn chải để tiêu hóa các thành phần của dưỡng trấp. Đồng
thời, bờ bàn chải cũng là nơi hấp thu các chất dinh dưỡng vào máu đi khắp cơ thể.
Tuyến tụy cung cấp các enzyme hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa và ion bicarbonate
để trung hòa acid trong dư ỡng trấp. Mật được tạo ra từ các tế bào gan và rất cần thiết
cho sự tiêu hóa và hấp thu mỡ, nhờ tác dụng nhũ tương hóa mỡ và tạo thành các hạt
micelle.
Ruột già gồm có chiều dài khoảng 1.5 m và bao gồm các đoạn sau: manh tràng,
kết tràng lên, kết tràng ngang, kết tràng xuống, kết tràng sigma và trực tràng. Chức
năng của kết tràng là hấp thu nước và chất điện giải từ dưỡng trấp và tích trữ phân cho
đến khi phân được tống thoát [5].
Mỗi ngày, mỗi người thải khoảng 150 – 200 g phân. Trong đó, nước chiếm 65%
và chất rắn chiếm 35%. Thành phần chính tạo thành chất rắn là các chất của thức ăn
không được tiêu hóa, các tế bào niêm mạc ruột bong ra, dịch tiêu hóa và xác vi sinh
vật [3]. Trong đó, thành phần vi sinh vật trong chất rắn là khoảng 60% [100, 105,120].
Ngoài ra, đường ruột là cơ quan có chức năng miễn dịch quan trọng nhất của cơ
thể vì có khoảng 60 - 70% tế bào miễn dịch trong niêm mạc ruột [39,107].
2.1.3. Hệ vi sinh vật đường ruột
2.1.3.1. Thành phần hệ vi sinh vật đường ruột
Ống tiêu hóa của con người là một môi trường giàu dinh dưỡng, là nơi cư trú của
gần 100 nghìn tỷ (10
14
) vi khuẩn [27,39] của khoảng 800 – 1000 loài [117,120,130]
thuộc hơn 100 giống khác nhau [94], chủ yếu thuộc 3 ngành Bacteroidetes, Firmicutes,
và Actinobacteria [39]. Hệ vi sinh vật đường ruột của người bao gồm khoảng 3% vi
khuẩn kị khí tùy tiệ
n và 97% vi khuẩn kị khí bắt buộc [27,65].
Số lượng và thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột có khác biệt rất lớn ở từng

vị trí khác nhau của ống tiêu hóa [32,94]:
• Ở vòm miệng, có nhiều giống tồn tại (10
5
tế bào/ml [80]) như Prevotella,
Porphyromonas, Peptostreptococcus, Bacteroides, Fusobacterium, Eubacterium,
và Desulfovibrio.

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


6

• Khi đến dạ dày, dưới tác dụng của acid (pH~2 [5]) và sự co bóp, chỉ còn lại
khoảng 10
3
tế bào/ml, thuộc một số loài vi khuẩn chịu acid như Streptococcus,
Staphylococcus, Lactobacillus, Helicobacter pylori (Campylobacter [1]) và nấm
men.
• Ở ruột non, dưới tác dụng của pH ~ 7, muối mật, dịch tụy và sự nhu động ruột
(thời gian lưu lại ngắn) nên vi sinh vật hầu như không phát triển. Tại đoạn cuối
của hồi tràng, vi khuẩn kị khí gram âm chiếm đa số với khoảng 10
4
– 10
8
tế
bào/ml. Có các loài kị khí tùy tiện như Lactobacillus, Streptococcus, và
Enterobacterium và các loài kị khí bắt buộc như Bifidobacterium spp., Bacteroides
spp., và Clostridium.
• Khi đến ruột già, số lượng các vi sinh vật tăng lên 10
10

– 10
12
tế bào/gam. Trong
ruột già, các loài vi khuẩn kị khí bắt buộc chiếm 99% trong tổng số các loại vi sinh
vật. Chúng bao gồm loại Gram dương và loại Gram âm: Bacteroides spp.,
Bifidobacterium spp., Eubacterium spp. và các loại Clostridia, Ruminococcus spp.,
Butyrovibrio spp., Fusobacterium spp., Eubacterium spp., và Peptostreptococcus.
Lượng vi khuẩn kị khí tùy tiện ít hơn khoảng 1000 lần so với loại kị khí bắt buộc.
Chúng tồn tại ở phần đầu của ruột già. Đó là các loài Lactobacillus spp.,
Streptococcus, Enterococcus, Enterobacter, và Propionibacterium. Nấm men cũng
tồn tại trong ruột già với số lượng rất thấp, khoảng 10
2
– 10
4
tế bào/ml [27, 32, 40,
65, 79, 94, 100].










Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


7

Bảng 2.1. Các vi khuẩn kị khí chủ yếu trong ruột già [47]
Ngành Họ Sản phẩm lên men chính
Bacteroidetes Bacteroides
Prevotellae
Prophyromonadaceae
Rikenellaceae
acetate, propionate, succinate
từ carbohydrate
Firmicutes Clostridiaceae
Lactobacillaceae
Leuconostocaceae
Bacillaceae
Streptococcaceae
Eubacteriaceae
Staphylococcaceae
Peptococcaceae
Peptostreptococcaceae
acetate, formate, L- và D-
lactate, butyrate, succinate,
propionate từ carbohydrate;

BCFA, indole, sulphide,
phenol, amine, NH
3
, H
2
, CO
2
,

CH
4
từ protein và amino acid
Actinobacteria Bifidobacteriaceae
Actinomycetaceae
Coriobacteriaceae
Corynebacteriaceae
Propionibacteriaceae
Micrococcaceae
lactate, acetate, formate từ
carbohydrate
Proteobacteria Enterobacteraceae
Oxalobacteriaceae
Pseudomonadaceae
Desulfovibrionaceae
Helicobacteraceae
lactate, acetate, succinate,
formate từ carbohydrate;
sulphide từ sulphate, H
2
S,
mercaptan.
Euryarchaeota Methanobacteriaceae CH
4
Fusobacteria Fusobacteriaceae acetate, butyrate, NH
3
,
formate, lactate
Verrucomicrobia Verrucomicrobiaceae
-

Lentisphaerae Victivallaceae
e.g. Victivallis vadensis
acetate, ethanol, H
2
2.1.3.2. Vai trò của hệ vi sinh vật ruột già
Vai trò chính của hệ vi sinh vật đường ruột là lên men các thành phần thực phẩm
không tiêu hóa được và chất nhầy do biểu mô đường ruột tạo ra. Đây là mối quan hệ
cộng sinh giữa con người và hệ vi sinh vật đường ruột. Con người có thể sử dụng một

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


8

phần năng lượng do vi sinh vật tạo ra và vi sinh vật có thể sinh trưởng và phát triển
trong đường ruột [32, 39].
Một vài loại vi khuẩn trong hệ vi sinh vật ruột già tổng hợp một số vitamin K và B
như folate, biotin, vitamin K2 [2, 3, 32, 110].
Mặc dù hệ gen người có khoảng 30 000 gen và hệ gen vi khuẩn là 1 600 gen, [117]
nhưng toàn bộ số gene của các vi sinh vật gấp 100 lần số gene trong hệ gene của
người. Vì vậy, chúng có những enzyme phân giải được những chất mà con người
không thể tiêu hóa được [32, 110, 120]. Có hai quá trình chuyển hóa chính trong ruột
già:
Quá trình phân giải saccharide (lên men carbohydrate) diễn ra mạnh nhất ở
manh tràng và kết tràng lên [32, 33]. Sản phẩm chính của quá trình lên men
carbohydrate là các acid béo mạch ngắn (SCFA), khí và các acid hữu cơ khác [18, 33].
Do đó, môi trường đoạn ruột này có pH thấp, khoảng 5 – 6 [32].
Quá trình lên men carbohydrate tạo ra các acid hữu cơ như lactate, succinate,
pyruvate, formate và có thể có ethanol. Những sản phẩm này không được hấp thu qua
ruột già nhưng được các vi khuẩn tiếp tục lên men để tạo ra các SCFA [33, 40].

Các SCFA được tạo thành là acetate, propionate và butyrate [33, 40, 85]. Loại
SCFA và hàm lượng khác nhau dựa trên loại cơ chất carbohydrate. Ví dụ, pectin được
lên men tạo thành chủ yếu là acetate trong khi tinh bột bền, cám lúa mì kích thích sự
tạo thành butyrate [132]. Ngoài ra, có một phần nhỏ valerate and hexanoate [40, 132].
Phần lớn SCFA có thể được hấp thu và oxi hóa, giải phóng CO
2
, cung cấp khoảng 8 –
10% nhu cầu năng lượng hằng ngày cho vật chủ [33, 70, 110]. Chỉ có 5 – 10% SCFA
được tìm thấy trong phân. Ngoài ra, SCFA còn có những chức năng sinh lý nhất định
trong cơ thể [40]:
• Acetate: là sản phẩm lên men bởi nhiều loại vi khuẩn khác nhau như Bacteroides,
Bifidobacterium, Eubacterium,…Acetate dễ dàng được hấp thu và chuyển đến gan
hoặc được chuyển hóa trong cơ, thận, tim và não. Khi có nhiều acetate được sinh
ra từ quá trình lên men carbohydrate, acetate sẽ được chuyển đến gan. Acetate là
SCFA duy nhất đi vào vòng tuần hoàn máu. Nó cũng là s ản phẩm quan trọng để
tổng hợp các acid béo mạch dài (LCFA) như glutamine, glutamate và beta-
hydroxybutyrate.

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


9

• Propionate: là sản phẩm của Bacteroides, Propionibacterium, và Veillonella. Phần
lớn propionate được hấp thu và có thể được dùng để tổng hợp glycogen bằng con
đường gián tiếp trong gan. Tuy nhiên, việc sử dụng carbon của propionate để tổng
hợp lipid là rất giới hạn. Propionate cũng đư ợc xem là ức chế sự tổng hợp
cholesterol trong gan.
• Butyrate: là sản phẩm của Clostridium, Fusobacterium, Butyrivibrio,
Eubacterium, Peptostreptococcus nhưng không phải là sản phẩm của vi khuẩn

lactic [40,82,97,101]. Vi khuẩn lactic được xem có vai trò kích thích sự sản sinh
butyrate của những loài khác [88]. Butyrate không được hấp thu qua ruột nhưng
được các tế bào ruột sử dụng [97,110]. Butyrate có chức năng điều hòa sự kiểm
soát của cơ chế gây chết tế bào theo chương trình ( apoptosis) và điều hòa sự sinh
sôi và phân hóa tế bào. Nó cũng có nhiều tác động khác nhau lên sự biểu hiện gen
bằng cách tác động đến cấu trúc chromatin thông qua quá trình phosphoryl hóa và
acyl hóa protein histone [40, 63].
Các khí chủ yếu bao gồm H
2
,

CO
2
, CH
4
, H
2
S [15, 33, 85]. Các khí này không được
chuyển hóa mà được thải ra ngoài qua đường hô hấp, hơi rắm, phân [40, 70].
Quá trình phân giải protein (lên men protein) diễn ra chủ yếu ở kết tràng xuống
và đoạn sigma [18, 33]. Sản phẩm chính của quá trình lên men protein là các acid béo
mạch nhánh (BCFA) [40], khí (H
2
, CO
2
, CH
4
, H
2
S) và các hợp chất phenol, ammonia,

amine [32, 33, 85]. Do đó, môi trường trong kết tràng xuống có pH cao hơn trong kết
tràng lên [32].
Các BCFA được tạo thành là isobutyrate, isovalerate và isocaprate. Vai trò và tác
động của BCFA còn nhiều tranh cãi [40, 75, 132]. Các hợp chất phenol (indole, thiol),
ammonia, amine có thể gây bệnh ung thư đại tràng [18, 35, 108].
Tóm lại, hệ vi sinh vật ruột có thể chia thành loại cải thiện sức khỏe và loại gây
ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người [40].
Loại có lợi cho sức khỏe là loại lên men carbohydrate, sinh ra các SCFA có lợi. Vi
khuẩn lactic được xem là vi khuẩn cải thiện sức khỏe con người [1,40,42]. Đó là các
loài Bacteroides, Eubacterium spp., Ruminococcus spp., Butryovibrio spp.,
Fusobacterium pruasnitzii,…[14,97] nhưng Lactobacillus và Bifidobacterium là
những loài được biết đến nhiều nhất [97,100].

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


10

Loại gây hại cho sức khỏe là loại lên men protein, tạo các hợp chất gây ung thư.
Những vi khuẩn gây bệnh là Staphylococcus, Clostridium, Enterobacter,
Enterococcus, Streptococcus và Bacteroides [15, 18, 24, 100].
2.1.3.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến thành phần hệ vi sinh vật đường ruột
Hệ vi sinh vật đường ruột ở mỗi người giống nhau về giống nhưng khác nhau về
loài. Nhân tố quan trọng nhất quyết định sự khác nhau về hệ vi sinh vật ban đầu của
mỗi người là hình thức sinh đẻ (đẻ thường hay đẻ mổ) và chế độ ăn ban đầu (nuôi bằng
sữa mẹ hay sữa ngoài). Hệ vi sinh vật của trẻ sơ sinh sẽ thay đổi nhanh chóng trong
các tuần đầu tiên và trong thời kì cai sữa. Ngoài ra, các nhân tố khác ảnh hưởng đến hệ
vi sinh vật đường ruột là: môi trường, tuổi tác, giới tính và chế độ ăn uống [32, 42,
105].
Đối với người lớn, thành phần hệ vi sinh vật khá ổn định dù có sự thay đổi tạm

thời do tiêu thụ probiotic và prebiotic [32, 100]. Đối với một hệ tiêu hóa khỏe mạnh,
hệ vi sinh vật trong đó có sự cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và vi khuẩn có thể gây hại
[28, 32]. Tuy nhiên, sự cân bằng này có thể bị phá vỡ do các yếu tố sau: điều trị kháng
sinh, sau phẫu thuật, điều trị phóng xạ [32]; stress do căng thẳng đầu óc, cảm xúc hay
thể chất [76, 130]; chế độ dinh dưỡng kém, thực phẩm chứa độc, sự lây nhiễm; thay
đổi điều kiện sống [33,
94, 108]. Khi đó, hệ tiêu hóa sẽ bị tác động và có những thay
đổi như: sự tiết dịch chậm lại, thời gian dịch chuyển của chất bã lâu hơn, các tế bào tiết
nhầy bị phá hủy, các tế bào biểu mô bị thay đổi làm cho các chất độc của vi khuẩn hay
vi khuẩn có thể thâm nhập vào tầng dưới niêm mạc, số vi khuẩn có lợi giảm và vi
khuẩn gây hại tăng. Những thay đổi đôi khi thể hiện thành các triệu chứng như sình
bụng, táo bón, ỉa chảy, trung tiện nhiều và có thể ảnh hưởng đến chức năng của vi
khuẩn có lợi [76, 100, 108, 130].
2.1.4. Phân loại chất dinh dưỡng
Gibson (1995) cũng đưa ra cách phân loại các chất dinh dưỡng đối với con người
như sau:
Chất dinh dưỡng cho cơ thể (systemic nutrients) là chất dinh dưỡng có thể tiêu
hóa được, bị thủy phân trong đường ruột thành các monomer (carbohydrate, amino
acid, acid béo) hay các oligomer có kích thước nhỏ. Các chất này được hấp thu dễ
dàng qua máu và bạch huyết. Từ đó, chúng sẽ được phân bố khắp các mô và cơ quan

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


11

khác nhau để làm cơ chất, tiền chất sinh tổng hợp hay là nhân tố kết hợp cho các quá
trình trao đổi chất của các tế bào trong cơ thể con người.
Chất dinh dưỡng trong ruột già (colonic nutrients) là chất dinh dưỡng không tiêu
hóa được. Đó là các monomer, oligomer và polimer không được tiêu hóa cũng như

không được hấp thu sau quá trình thủy phân nhưng khi đến ruột già, được các vi sinh
vật ở đó sử dụng như là cơ chất (quá trình lên men), tiền chất sinh tổng hợp hay nhân
tố kết hợp cho các quá trình trao đ ổi chất của vi khuẩn. Tuy nhiên, sản phẩm của quá
trình lên men được giải phóng ra khỏi tế bào vi sinh vật cũng có thể được hấp thu vào
máu hay bạch huyết thông qua thành tế bào đường ruột. Có hai loại dinh dưỡng trong
ruột già:
• Loại thông thường (general) là loại được hầu hết các loại vi khuẩn trong đường
ruột sử dụng [32]. Loại thông thường có thể là polysaccharide không thể tiêu hóa
được ở ruột non như cellulose, hemicellulose, β -glucan trong ngũ c ốc hay từ nấm
mốc, hydrocolloid, pentosan, pectin [106], hoặc protein, peptide và tiền chất
glycoprotein trong ruột [32,40]. Đó cũng có thể là mono hay disaccharide không
được hấp thu, đặc biệt ở những người hấp thu yếu fructose hay lactose [10].
• Loại chuyên biệt (specific) là loại chỉ được một hay một số loài vi khuẩn xác định
sử dụng. Ví dụ như các oligosaccharide không tiêu hóa được (NDO, nondigestible
olgosaccharide) [32].









Hình 2.3. Sơ đồ chuyển hóa các chất dinh dưỡng. [44]
Thực phẩm
Miệng
Dạ dày
Ruột non
Ruột già

Phân/khí
Ống
tiêu
hóa
Enzyme tiêu hóa
Vi sinh vật đường ruột
Monosaccharide
SCFA
Sản phẩm,
CO
2

Cơ thể
Hơi thở
Nước tiểu

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


12

2.2. Khái niệm Prebiotic
2.2.1. Định nghĩa
Thuật ngữ “prebiotic” ra đời vào năm 1995, do Gibson và Robertfroid định nghĩa
là “Các thành phần thực phẩm không tiêu hóa được nhưng có tác dụng có lợi đối với
vật chủ do kích thích chọn lọc sự phát triển và/hoặc các hoạt động của một hay một số
vi khuẩn xác định trong ruột già, do đó cải thiện sức khỏe của vật chủ.”
Năm 2004, Gibson và cộng sự đã đưa ra định nghĩa mới là “Một prebiotic là một
thành phần lên men chọn lọc mà cho phép có những thay đổi đặc trưng, bao gồm thay
đổi trong thành phần và/hoặc hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột mà mang lại

những lợi ích đối với sức khỏe của vật chủ” [18,21,31,32,85]. Điểm chính của các định
nghĩa này là prebiotic có tác dụng chọn lọc lên hệ vi sinh vật và từ đó cải thiện sức
khỏe của vật chủ [18].
Năm 2007, theo Tổ chức Nông Lương của Liên Hiệp Quốc (FAO), một prebiotic
là một thành phần thực phẩm không sống, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ do
làm biến đổi hệ vi sinh vật [26].
2.2.2. Tiêu chuẩn đánh giá
Dựa theo định nghĩa của prebiotic, một thành phần thực phẩm được xem là một
prebiotic phải hội đủ 3 yếu tố sau [32,110]:
Tính kháng tiêu hóa: Prebiotic phải chịu được quá trình tiêu hóa trước khi đến tới
ruột già. Khi đó, các đặc tính cấu trúc và hóa học của nó hầu như không thay đổi và
chúng có thể tồn tại trong ruột già trong một khoảng thời gian nhất định để tạo ra
những biến đổi có ích [18,31]. Nói cách khác là prebiotic không bị
thủy phân bởi các
enzyme trong bờ bàn chải hay trong dịch tụy và cũng không b ị hấp thu trước khi đến
ruột già [32,33,53,85].
Cách tốt nhất để xác định tính kháng tiêu hóa của một chất có thể là prebiotic là đo
lượng chất đó còn l ại ở phần cuối ruột hồi thông qua các bệnh nhân được mở thông
ruột hồi. Tuy nhiên, phương pháp này hầu như không thực tế để kiểm tra lượng
prebiotic còn lại. Phương pháp có thể thực hiện là mô tả chi tiết cấu trúc hóa học của
nó để dự đoán tính nhạy cảm của nó đối với các enzyme phân hủy trong hệ thống tiêu

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa


13

hóa của con người, đo tính ổn định của nó trong dịch vị, đo tính chống chịu của nó với
các enzyme dịch tụy và có thể đối với các enzyme bờ bàn chải [32].
Khả năng lên men: Prebiotic phải là cơ chất cho vi khuẩn trong ruột già lên men.

Để xác định khả năng lên men, người ta tiến hành các thí nghiệm in vitro nuôi cấy
theo mẻ vi sinh vật có trong phân, mô phỏng các điều kiện nhiệt độ và pH của một
vùng nào đó trong ruột già. Ngoài ra, người ta có thể tiến hành thí nghiệm in vitro ở
mức phức tạp hơn. Đó là phương pháp nuôi cấy liên tục vi sinh vật có trong phân, mô
phỏng sự dịch chuyển các chất trong ruột già cũng như điều kiện dinh dưỡng và pH
trong đó. Cuối cùng, các nghiên cứu trên người cần phải được tiến hành để đánh giá lại
kết quả in vitro [32,55].
Tính chọn lọc: Một prebiotic là một cơ chất có tính chọn lọc đối với một hay một
số loài vi khuẩn nhất định có trong ruột già. Prebiotic kích thích sự phát triển và/hay
hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật có lợi trong đường ruột của vật chủ [32,33,85].
Điều này có nghĩa là prebiotic không được lên men bởi vi khuẩn trong miệng, bởi các
vi khuẩn có hại trong đường ruột nhưng được lên men tốt bởi vi khuẩn có lợi [58,60].
Cơ chế của quá trình lên men chọn lọc vẫn chưa sáng tỏ [12]. Tuy nhiên, người ta
cũng đã xác định được một vài gene của vi khuẩn, mã hóa những enzyme đặc trưng
cho quá trình chuyển hóa oligosaccharide. Ví dụ, vi khuẩn bifidobacteria có đoạn gene
mã hóa enzyme β-fructofuranosidase. Từ đó, người ta có thể giải thích được tính chọn
lọ
c của inulin-fructans (prebiotic) đối với vi khuẩn này [32,88,110,132].
Để xác định tính chọn lọc của một prebiotic đối với một hay một vài vi khuẩn nào
đó, người ta tiến hành theo dõi chặt chẽ sự thay đổi của hệ vi sinh vật trong phân bằng
phương pháp in vitro và in vivo. Phương pháp in vitro được thực hiện nhằm theo dõi
tính hiệu quả của chất được cho là prebiotic, từ đó cung cấp những bằng chứng hỗ trợ
cho nghiên cứu xác định tính chọn lọc của nó. Phương pháp in vivo được tiến hành
trên động vật thí nghiệm và trên con người bằng cách theo dõi hoạt động trao đổi chất
của vi sinh vật trong đường ruột thông qua lượng acid, khí hay enzyme được tạo
thành; theo dõi tác động lên hệ vi sinh vật trong phân và cả vi sinh vật trong chất nhầy
của ruột [18,32].

Tìm hiểu prebiotic trong các sản phẩm sữa

14


Hình 2.4. Khả năng chuyển hóa của prebiotic trong đường ruột (Nauta và
Schoterman, 2009). [21]
Trong 3 tiêu chuẩn đánh giá ở trên, tính chọn lọc là tiêu chuẩn quan trọng nhất và
khó đánh giá nhất [32,92]. Trên thực tế, để khảo sát tính chọn lọc người ta dùng canh
trường thuần để nuôi cấy một hoặc một vài dòng xác đ ịnh trong hỗn hợp vi khuẩn
phức tạp trong điều kiện in vitro và in vivo. Do đó, sự tương tác giữa các loại vi khuẩn
không được xét đến và hiệu quả của tính chọn lọc khó xác định được [34].
Như vậy, dựa vào 3 tiêu chuẩn trên, ta có thể thấy prebiotic chính là chất dinh
dưỡng loại chuyên biệt trong ruột già [32]. Prebiotic đầu tiên được tìm thấy trong sữa
mẹ [65]. Oligosaccharide là thành phần nhiều thứ ba trong sữa mẹ. Trong sữa non
(colostrum), hàm lượng oligosaccharide cao hơn hẳn, chiếm 24% trong tổng số
carbohydrate [18]. Nồng độ oligosaccharide trong sữa mẹ là 5–12 g/l, gấp 100 lần
trong sữa bò (0.03–0.06 g/l) [13,62]. Nồng độ của chúng giảm nhanh chóng khoảng
19% đến 15% trong 2 tháng sau khi sinh. Sữa chứa oligosaccharide có các thành phần

Miệng
Không bị phân giải bởi
nước bọt,
hệ vi sinh vật miệng
Dạ dày
Không bị thủy phân bởi acid

Ruột non
Không bị thủy phân bởi enzyme,
Không được hấp thu

Ruột già
Được lên men bởi vi khuẩn
bifidobacteria/lactobacilli