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

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề :
Trong quá trình cải biến di truyền, năng suất chăn nuôi gia súc gia
cầm tăng lên đáng kể. Việc tăng mật độ nuôi thách thức bệnh tật gia
tăng do bò nhiễm các mầm bệnh khác nhau, đặc biệt là vi khuẩn đường
ruột như E.coli, Salmonella ssp., Clostridium perfringens và Campylobacter ssp.
Bệnh đường ruột có ảnh hưởng rất lớn đến ngành chăn nuôi.
Chúng làm giảm năng suất, tăng tỷ lệ chết và cũng là nguồn nhiễm
tiềm năng cho các sản phẩm thịt, giảm an toàn thực phẩm cho con người.
Sản phẩm thòt của chúng ta bò hạn chế xuất khẩu do không đủ chất
lượng hay tồn dư kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng (người chăn nuôi
trộn vào thức ăn để kích thích sinh trưởng, ngăn ngừa bệnh tật, giảm
tiêu tốn thức ăn). Với ý thức ngày càng tăng của con người về sự
kháng thuốc của vi khuẩn, nên việc sử dụng kháng sinh chữa bệnh,
phòng bệnh cho gia cầm đã giảm dần. Từ lâu đã có những mối quan
tâm đến việc tìm ra một loại chất thay thế kháng sinh trong chăn nuôi. Vi
sinh vật sống trong ống tiêu hóa của vật nuôi có ảnh hưởng sâu sắc
đến một vài quá trình sinh lí của vật chủ. Vì vậy, điều quan trong là phải
hiểu cơ chế của hệ vi khuẩn đường ruột gia cầm, gia súc, tìm ra chất thay
thế chất kháng sinh. Trong trạng thái bình thường thì trong đường ruột có
sự cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và gây bệnh. Nó bò ảnh hưởng bởi
các tương tác và quan hệ cộng sinh và cạnh tranh. Cộng đồng vi khuẩn
đó không chỉ bảo vệ bộ máy tiêu hóa mà còn tăng khả năng sản
xuất trong động vật chủ.

Probiotic là một sản phẩm được các nhà khoa học nghiên cứu và
ứng dụng vào thức ăn gia súc, gia cầm nhằm thay thế chất kháng sinh, tăng
cường miễn dòch cho vật nuôi. Probiotic có khả năng hạn chế tiêu chảy

1


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

ở heo con, kích thích sự tiêu hóa cũng như tăng trưởng của heo thòt đang là
đòi hỏi cấp thiết của các nhà chăn nuôi. Việc sản xuất chế phẩm
probiotic từ các chủng vi sinh vật cùng với enzyme bổ sung vào thức ăn
chăn nuôi sẽ góp phần nâng cao năng suất thông qua việc tăng sức đề
kháng cho gia súc, gia cầm, đặc biệt là gia súc non, tăng khả năng tiêu
hóa, hấp thụ chất dinh dưỡng, từ đó tăng thu nhập cho nông hộ, giải
quyết công ăn việc làm, thúc đẩy sản xuất phát triển.
Để có được thòt sạch đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất
khẩu, ngành chăn nuôi Việt Nam có thể tìm thấy lời giải trong việc thay
thế việc sử dụng kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng bằng probiotics kết
hợp với enzyme hỗ trợ tiêu hóa.
Cụ thể probiotic là gì? Và việc bổ sung probiotic vào thức ăn cho
vật nuôi thì có lợi như thế nào? Để sản xuất chế phẩm probiotic đặc
thù cho chăn nuôi cần nghiên cứu triển khai những vấn đề gì? Để giải
đáp những câu hỏi trên tôi chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp nhan đề:
“Tìm hiểu tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng probiotic trong chăn

nuôi”.
1.2. Mục đích đề tài:
Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu những nghiên cứu về phân
lập, tuyển chọn các vi sinh vật làm chế phẩm probiotic trong chăn nuôi
trên thế giới và ở Việt Nam.
Tìm hiểu về quy trình sản xuất chế phẩm probiotic
Ứng dụng của chế phẩm trong chăn nuôi
1.3. Nội dung đề tài:
- Tổng quan về nghiên cứu sản xuất và ứng dụng probiotic trong
chăn nuôi, cụ thể là vi khuẩn lên men lactic, Bacillus spp. và nấm men

2


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

cũng như các enzyme hỗ trợ tiêu hóa nhằm tăng hiệu suất sử dụng thức
ăn.
- Thực nghiệm quy trình sản xuất thử chế phẩm probiotic: khảo sát
tìm các môi trường sản xuất và điều kiện bảo quản chế phẩm; khảo
sát khả năng sinh enzym cellulase từ chủng nấm mốc Aspergillus niger,
Asperigillus oryzae; thu chế phẩm enzym cellulase bổ sung vào chế phẩm
probiotic.
1.4. Ứng dụng đề tài:
Đề tài là cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu thực nghiệm về phân

lập tuyển chọn những chủng vi sinh vật có hoạt tính probiotic để sản xuất
và phát triển chế phẩm probiotic ứng dụng trong chăn nuôi tại Việt Nam.

3


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC
2.1. Lòch sử nguồn gốc:
Việc sử dụng vi sinh vật sống nhằm, tăng cường sức khỏe cho con
người không phải là mới. Trên hàng nghìn năn về trước, rất lâu đời
khi chưa tìm ra thuốc kháng sinh, con người đã biết đến các thực phẩm
chứa vi sinh vật sống có lợi cho sức khỏe như: Sữa lên men, các sản
phẩm lên men khác… khi điều tra dựa trên khoa học, việc sử dụng các
loại thực phẩm lên men trong nhiều nền văn hóa của thế giới xảy ra
trước sự ra đời của điện lạnh. Khái niệm áp dụng cải thiện sức khỏe
bằng cách bổ sung tự nhiên các vi sinh vật có ích cho đường ruột, bằng
cách thêm vào đồ uống đi từ thế kỷ thứ mười chín muộn. Vào thời
điểm đó, một số bác só cho rằng do bệnh tật và lão hóa chính là quá
trình để xây dựng các sản phẩm chất thải hoặc, sự thối rữa trong ruột
già (phần dưới của ruột già mà đổ vào trực tràng), và vật liệu độc
hại bò rò rỉ từ ruột kết vào dòng máu. Quá trình rò rỉ-bây giờ gọi là
ruột thấm hoặc hội chứng ruột bò thủng, và dẫn đến ngộ độc từ nó,
được gọi là sự tự thụ độc . Lý thuyết cho rằng sự tự thụ độc thay đổi

chế độ ăn kiêng nhằm giảm phân hủy chất độc hại trong ruột kết sẽ
có lợi cho sức khỏe. Một số nhà quan sát đã biết về việc sử dụng
các vi khuẩn Acid lactic trong xúc xích, lên men thòt và bảo vệ nó khỏi hư
hỏng, bởi vì các vi khuẩn này vô hại đối với con người, họ đã nghó
rằng bổ sung chúng vào chế độ ăn uống bằng cách, ăn các loại thực
phẩm lên men sẽ làm giảm lượng độc tố sản xuất trong ruột kết. Nhóm
Lactobacilli của vi khuẩn, một số trong đó được tìm thấy trong sữa chua,
đây là những người đầu tiên tìm hiểu, xác đònh probiotic.
Trong thập niên 1920 và 1930, nhiều bác só khuyến cáo
Acidophillus có trong sữa, trong đó có các loài vi khuẩn Lactobacillus

4


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

acidophillus, để điều trò táo bón và tiêu chảy . Điều này đã được điều
trò hiệu quả cho nhiều bệnh nhân
Giai đoạn tiếp theo trong sự phát triển của probiotic vào những
năm 1950, khi các nhà nghiên cứu y tế bắt đầu biết đến Lactobacillus
acidophilus và Lactobacillus acidophilus là một câu trả lời cho một số các
tác dụng phụ tiêu hóa khi dùng thuốc kháng sinh. Mọi người biết rằng
thuốc kháng sinh phá vỡ cân bằng tự nhiên của đường ruột bằng cách
giết chết vi của các lợi ích cũng như các vi khuẩn gây bệnh. Các nhà
nghiên cứu nghó rằng việc uống các chế phẩm có bổ sung Lactobacillus

acidophilus, có thể bù đắp những tác dụng phụ của thuốc kháng sinh.
Một trong những khó khăn chính của chế phẩm probiotic là đảm bảo sự
sống sót của những vi khuẩn khi ở trong dạ dày và các quá trình tiêu
hóa của ruột non và thành công với thực dân trong ruột kết. Gần đây,
probiotic với sự sống sót đặc biệt và thành công với thực dân trong ruột
kết được minh chứng trong các nghiên cứu, đã nổi lên trên thế giới.
Điều này cho thấy, probiotic đã được sàng lọc từ nhiều chủng
của lactobacilli
Goldin, Sherwood Gorbach và Barry đã nghiên cứu Lactobacillus GG
(LGG) và chứng minh có hiệu quả chống viêm đại tràng
Clostridium difficile chống nhiễm trùng ruột kết là kết quả của
Overkill, kháng sinh của vi khuẩn hữu ích và chống dò ứng ở trẻ em do
ruột thấm.
Hippoocrates và nhều người khác đã chỉ đònh sữa lên men có tác
dụng dinh dưỡng và nó có thể chữa trò rối loạn ruột và dạ dày. (
oberman, 1985)

5


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Từ thời đó thì các nhà khoa học đã nghiên cứu và rất nhiều
người đã tìm ra những vi sinh vật sống và lợi ích của chúng có ý nghóa
rất lớn đến cuộc sống của con người.

Với hai nhà khoa học Lourens Hattigh và Viljoen, 2001, những nghiên
cứu từ trước các kiến thức về probiotic ngày càng được đẩy mạnh hơn
nũa
Giai đoạn của thế kỷ này là đề cập đến việc sử dụng sữa lên men
để điều trò bệnh lây nhiễm đường ruột, các nghiên cứu gần đây tập
trung vào lợi ích khác cuả các vi khuẩn khi ở trong đường ruột và các
loại thực phẩm để vận chuyển vào cơ thể con người và vật nuôi.
2.2. Đònh nghóa probiotic:
Thuật ngữ probiotic do Metchnikoff đưa ra khi nghiên cứu tại sao
những người nông dân BUNGARY có sức khỏe tốt vào năm 1970.
Probiotic là những nhóm vi khuẩn trung tính, sống trong đường tiêu
hóa của động vật, chúng tạo thành một khu hệ vi sinh vật, chúng cản
trở sự phát triển của một số vi sinh vật gây bệnh, cung cấp cho con
người một số chất có lợi cho cơ thể, ảnh hưởng tốt đến hệ miễn dòch.
Con người sử dụng các chế phẩm có chứa các probiotic như một loại
thực phẩm và như một loại thuốc phòng và chữa bệnh. Đồng hành với
thuật ngữ probiotic là thuật ngữ PREBIOTIC : Là những non-digestible
oligosaccharides (NDOs), ảnh hưởng đến sự phát triển của khu hệ vi sinh
vật (bao gồm cả resistant starches). Sự kết hợp của probiotic và prebiotic
gọi là synbiotic tăng cường khả năng điều hòa khu hệ vi sinh vật ảnh
hưởng đến khả năng tiêu hóa, chống bệnh đường tiêu hóa của vật
chủ.
Từ “probiotics” có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghóa là “Cho cuộc
sống”. Tuy nhiên, đònh nghóa về probiotics đã phát triển nhiều theo thời

6


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

gian. Lily và Stillwell (1965), đã mô tả trước tiên probiotic như hỗn hợp
được tạo thành bởi một động vật nguyên sinh mà thúc đẩy sự phát
triển của đối tượng khác. Phạm vi của đònh nghóa này được mở rộng hơn
bởi Sperti vào đầu những năm bảy mươi bao gồm, dòch chiết tế bào
thúc đẩy phát triển của vi sinh vật.
Probiotic là những vi sinh vật như: vi khuẩn hay nấm men mà có thể
thêm vào thực phẩm với mục đích điều chỉnh quần thể vi sinh vật
đường ruột của sinh vật chủ ( parrer, 1974).
Vì vậy, khái niệm “probiotic” được ứng dụng để mô tả “cơ quan và
chất mà góp phần vào cân bằng hệ vi sinh vật ruột”. Đònh nghóa chung
này sau đó được làm cho chính xác hơn bởi Fuller (1989), ông đònh nghóa
probiotic như “một chất bổ trợ thức ăn chứa vi sinh vật sống mà có ảnh
hưởng có lợi đến vật chủ bằng việc cải thiện cân bằng hệ vi sinh vật
ruột của nó”. Khái niệm này sau đó được phát triển xa hơn : “vi sinh vật
sống (vi khuẩn lactic và vi khuẩn khác, hoặc nấm men ở trạng thái khô
hay bổ sung trong thực phẩm lên men), mà thể hiện có lợi đối với sức
khỏe của vật chủ sau khi được tiêu hóa nhờ cải thiện tính chất hệ vi
sinh vật vốn có của vật chủ”( Havenaar và Huis in't Veld, 1992).
Theo Laurent Verschuere và CTV (2000) probiotic được đònh nghóa như
sau: "Probiotics là sinh vật sống có ảnh hưởng tốt cho vật chủ nhờ vào
sự biến đổi hệ sinh vật gắn với vật chủ hay xung quanh vật chủ, từ đó
cải thiện khả năng sử dụng thức ăn, nâng cao khả năng chống bệnh
của vật chủ, và cải thiện môi trường
xung quanh”
Năm 2001 Schrezenmeir và Devrese đònh nghóa Probiotic là "Lượng vi

sinh vật sống xác đònh với số lượng thích hợp được chuẩn bò trong các sản

7


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

phẩm, có tác dụng biến đổi tích cực hệ vi sinh vật vùng ruột và có tác
dụng tốt đến sức khỏe vật chủ”
Theo đònh nghóa của FAO/WHO 2002:" Probiotic, đó là những vi sinh
vật sống được kiểm soát chặt chẽ, với lượng thích hợp mang lại lợi ích cho
vật chủ".
Tóm lại probiotic là:
- Tập hợp các vi sinh vật sống
- Được đưa vào cơ thể vật nuôi qua đường tiêu hóa (thức ăn hay
thuốc)
- Đem lại hiệu quả thích cực cho sức khỏe của vật chủ
Để “tập hợp các vi sinh vật sống “thực sự” đem lại hiệu quả tích cực cho
sức khỏe vật chủ”, chúng phải được chọn lọc đáp ứng các tiêu chuẩn
về.
- An toàn sinh học
- Hoạt tính sinh học
- Đặc tính kỹ thuật để trở thành sản phẩm của ngành lên men
công nghiệp (Tuomola et al.,2001)
2.3. Tiêu chẩn an toàn sinh học

Các vi khuẩn Lactic hay vi khuẩn lên men Lactic acid bacteria (LAB),
được sử dụng làm probiotic nhiều nhất vì chúng được sử dụng trong thực
phẩm lên men truyền thống từ rất lâu. Người ta xếp chúng vào vi sinh
vật GRAS (Generelly. Recognized. As safe ).lee y .k và salminens., 2009)
2.4. Hoạt tính sinh học
Để có ảnh hưởng tích cực lên sức khỏe vật chủ, probiotics phải
có những hoạt tính sinh học như sau:
- Có khả năng sống sót qua đường tiêu hóa nghóa là chòu được
acid, dòch tiêu hóa dạ dày

8


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

- Có khả năng kết dính trên bề mặt biểu mô ruột và tồn tại lâu
dài bên trong đường tiêu hóa
- Có hoạt tính đối kháng chống lại các vi sinh vật gây bệnh như:
Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella. Ssp, Helicobacter pylori…
- Kích thích miễn dòch nhưng không gây viêm
- Kháng đột biến và kháng ung thư ( Matila et al.,2002 )
2.5. Đặc tính kỹ thuật để trở thành sản phẩm của ngành lên men
công nghiệp
- Khả năng lên men
- Khả năng tổ hợp

- Khả năng sinh axit lactic
- Khả năng kháng khuẩn
2.6. Cơ chế hoạt động của probiotic
Cách thức hoạt động của probiotics là loại trừ, cạnh tranh, nghóa là
cạnh tranh bám vào màng nhầy thành ruột, qua đó tạo nên một hàng
rào vật lý bảo vệ sự tấn công của các khuẩn gây bệnh ( Fullar, 2005).
Chúng cũng sản xuất ra hoạt chất kháng khuẩn và men kích thích hệ
thống miễn dòch.
Ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh bằng cách sinh
ra acid lactic, acid béo, peroxide và các kháng sinh. In vitro, các vi khuẩn
lactic ngăn cản sự phát triển của Staphylococcus, Shigella, Klebsiella, Proteus,
Pseudomonas, Salmonella và các chủng E.coli gây bệnh.
Tăng cường tiêu hóa thức ăn: Vi khuẩn lactic sản xuất vitamin
nhóm B và các enzyme phân giải protein, lipid và chuyển hóa đường
latose trong sữa thành acid lactic, ngăn ngừa chứng tiêu chảy do không
dung nạp đường lactose trong sữa (xảy ra ở 90% dân châu Á).

9


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Giảm cholesterol: Nhiều kết quả cho thấy vi khuẩn lactic có tác
dụng làm giảm cholesterol trong máu. Gilliland và cộng sự thấy rằng vi
khuẩn lactic phân lập từ phân lợn có khả năng phân huỷ cholesterol trong

môi trường nuôi cấy. Các báo cáo cho thấy nồng độ cholesterol trong
máu thấp ở những con lợn được nuôi bằng cholesterol có bổ sung các
chủng vi khuẩn lactic được phân lập trên.

2.6.1. Tác dụng trên biểu mô ruột.
Vi sinh vật probiotic có khả năng bám dính tốt tế bào biểu môruột,
cạnh tranh nơi cư trú với các vi sinh vật bệnh và cạnh tranh dinh dưỡng. Do
đó, chúng có khả năng giảm kích thích bài tiết và những hậu quả do
phản ứng viêm của sự lây nhiễm vi khuẩn, cũng như đẩy mạnh sự tạo ra
các phân tử phòng vệ như chất nhầy.
2.6.2.Tác dụng đến hệ vi sinh vật đường ruột
Probiotic điều chỉnh thành phần của vi khuẩn đường ruột. Sự sống
sót của probiotic được tiêu hóa ở những phần khác nhau của bộ phận
tiêu hóa thì khác nhau giữa các giống. Khi tập trung ở khoang ruột,
chúng tạo nên sự cân bằng tạm thời của hệ sinh thái đường ruột, sự
thay đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu tiêu thụ thực
phẩm có probiotic, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng của giống vi
khuẩn. Kết quả chỉ ra rằng với sự tiêu thụ thường xuyên, vi khuẩn đònh
cư một cách tạm thời trong ruột, một khi chấm dứt sự tiêu thụ thì số
lượng vi sinh vật probiotic sẽ giảm xuống. Điều này thì đúng cho tất cả
các loại probiotic. Vi khuẩn probiotic điều hòa hoạt động trao đổi chất của
sinh vật đường ruột. Probiotic có thể làm giảm pH của bộ phận tiêu

10


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai

SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

hóa và có thể theo cách đó sẽ gây cản trở cho hoạt động tiết ra
enzyme của sinh vật đường ruột.
Probiotic đònh cư ở ruột với những vi khuẩn có lợi và loại trừ
bệnh gây ra bởi các sinh vật như E.coli, Salmonella và Clostridium ở những
vò trí lông nhung của ruột non, nơi mà vi khuẩn có hại sẽ phá hủy lông
nhung. Probiotic gia tăng sự kháng bệnh bằng cách tăng độ cao của lông
nhung và tăng độ sâu của các khe nằm giữa lông nhung, theo cách đó
sẽ gia tăng được diện tích bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng. Vì vậy, vật sẽ
gia tăng hiệu quả hấp thụ thức ăn.
Những nhà khoa học từ Viện nghiên cứu thực phẩm ở Norwich,
nước Anh báo cáo là những probiotic đặc biệt có thể tiêu diệt mầm
bệnh vi khuẩn sống ở ruột gia cầm, do đó giúp loại bỏ mối đe dọa sự
ngộ độc thực phẩm vi khuẩn từ chuỗi thức ăn.
2.6.2.1.Cơ chế kháng khuẩn của vi sinh vật probiotic:
Vi sinh vật probiotic làm giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh để ngăn
chặn các mầm bệnh bằng cách tiết ra các chất kháng khuẩn ức chế cả vi
khuẩn Gram dương và Gram âm. Đó là các acid hữu cơ như: Acid lactic, acid
acetic…và đặc biệt là Bacteriocin - nhóm peptide hay protein được tổng hợp
nhờ ribosome có hoạt tính kháng vi sinh vật (Hình 2.1).
Những hợp chất này có thể làm giảm không chỉ những sinh vật
mang mầm bệnh mà còn ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của vi khuẩn
và sự tạo ra các độc tố. Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH
khoang ruột thông qua sự tạo ra các acid beo chuỗi ngắn dễ bay hơi, chủ
yếu là acetate, propionate, và butyrate, nhất là acid lactic.

11

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Hình 2.1: Cơ chế kháng vi sinh vật của Bacteriocin.(Cotter et
al.,2005). Bacteriocin class I ( đại diện: nisin của Lactococcus lactis), gắn vào
lớp lipid II, ngăn cản sự vận chuyển các tiểu đơn vò peptiddoglycan từ tế
bào chất đến vách tế bào, do đó ngăn cản tổng hợp vách tế bào hoặc
bám vào lớp lipid II, các phân tử nisin tạo lỗ xuyên màng tế bào dẫn
đến tiêu bào; bacteriocin class II (đại diện sakacin của Lactobacillus sake) là
các peptide lưỡng tính có khả năng xuyên màng tế bào tạo kênh, lỗ
trên màng. Lớp III (còn gọi là bacteriolysin như lysostaphin), protein không
bền nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế bào đích.
2.6.2.2. Cơ chế tăng cường miễn dòch và các hoạt tính khác
Probiotic như là phương tiện để phân phát các phân tử kháng viêm
cho đường ruột. Đẩy mạnh sự báo hiệu cho tế bào chủ để làm giảm
đáp ứng viêm. Tạo đáp ứng miễn dòch để làm giảm dò ứng. Vi khuẩn
probiotics có khả năng huy động các tế bào miễn dòch, hoạt hóa các
đáp ứng miễn dòch thích hợp nhờ một cơ chế phức tạp bắt đầu bằng sự
tương tác giữa tế bào probiotic và tế bào của hệ miễn dòch.
Một nhóm các nhà khoa học vừa công bố tác dụng của vi sinh
vật probiotic ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động của các gene của
các tế bào trong ruột. Đây là kết quả đầu tiên về cơ chế thay đổi các
phản ứng miễn dòch của probiotics. Nghiên cứu được thực hiện bởi một
nhóm các nhà khoa học của Viện Dinh dưỡng và thực phẩm (TIFN)

12


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

thuộc trường Đại học Maastricht và trường Đại học Radboud (Hà Lan) và
trung tâm nghiên cứu Hà Lan NIZO. (hình 2.2.)

Hình 2.2. Cơ chế miễn dòch Lactobacillus plantarum-tạp chí
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS Early Edition). Trong
nhóm các tình nguyện viên, một số được tiếp thu probiotic sống
Lactobacillus plantarum, một số khác tiếp thu các tế bào vô hoạt của
chủng probiotic này, và số còn lại tiếp nhận placebo. Các phân tích biểu
hiện gene các tế bào của tá tràng đã được tiến hành và cho thấy rõ
ràng hiệu quả của probiotic sống đối với các hoạt động tế bào. Các
hoạt động này kích hoạt hệ miễn dòch và cho phép nó giữ vai trò bảo
vệ (phản ứng miễn dòch)

13


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai

SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Giáo sư Michiel Kleerebezem giải thích rằng các cơ chế phân tử liên
quan đến hoạt động của probiotics hiện vẫn còn ít được biết đến. Các
phương pháp tiếp cận đa chiều của TIFN, nơi tập trung các nhà khoa học
về thực phẩm, về ngành ruột và các nhà vi sinh vật học, đã cho phép
nghiên cứu các cơ chế phân tử các hoạt động của probiotic. Các phân
tích biểu hiện gene cho phép các nhà khoa học chứng minh hiệu quả trực
tiếp của probiotics đối với màng nhầy ruột. Nhờ sự giúp đỡ của cơ sở
dữ liệu và các chuyên gia tin sinh học, họ đã xác đònh gene của các tế
bào biểu mô gây ra cơ chế của các phản ứng miễn dòch. Kết quả
nghiên cứu đầu tiên về cơ chế ảnh hưởng của probiotic đến hệ miễn
dòch này đã được xuất bản trong tạp chí Proceedings of the National Academy
of Sciences (PNAS Early Edition).
Nhiều nghiên cứu gần đây còn cho rằng probiotic có tác dụng
kháng đột biến và kháng ung thư nhờ sự tương tác của các tế bào này
với các tác nhân gây đột biến và ung thư nhưng còn gây nhiều bàn
cãi.
2.7. Những vi sinh vật đóng vai trò là probiotic
2.7.1. Vi khuẩn Lactic
2.7.1.1. Hình thái, sinh lý vi khuẩn lactic
Nhìn chung, vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào
tửø, kò khí tùy ý, hầu hết không di động. Chúng không có khả năng
sản xuất những hợp chất cần thiết để chúng tồn tại và phát triển. Môi
trường sống của vi khuẩn lactic phải hiện diện hầu hết các chất dinh
dưỡng. Chúng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm lên men như sữa
chua, kim chi, dưa muối chua, nem chua….Vi khuẩn lactic tồn tại khá hạn chế
trong một số môi trường do nhu cầu dinh dưỡng cao của nó.

14


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

* Phân loại Theo khoá phân loại Bergey(2001), vi khuẩn lactic được
xếp

Vào

4

họ:

Lactobacillaceae,

Enterococcaceae,

Leuconoscaceae,

stretococcaceae
Giới : Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillales

Họ I: Lactobacillaceae
Giống I: Lactobacillus
Giống II: Pediococcus
Họ II : Enterococcaceae
Giống : Enterococcus
Họ III: Leuconoscaceae
Giống : Leuconostoc
Họ IV: Streptococcaceae
Giống I: Streptococcus
Giống II: Lactococcus
* Sự sắp xếp của các chi Lactobacillus
Đặc điểm
Lên men
CO2 từ glucose
CO2 từ gluconate
FDP aldolase present
Phosphoketolase

Hiện nay

Nhóm I
+
Lactobacillus
acidophilus

Nhóm II
+
+a
+
+b

Lactobacillus
casei

Nhóm III
+
+a
+
Lactobacillus
brevis

Lactobacillus
delbruckii

Lactobacillus
curvatus

Lactobacillus
buchneri

Lactobacillus

Lactobacillus

Lactobacillus

15


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

helveticus
plantarum
Lactobacillus
Lactobacillus
salivarius
sakei
(a): Khi lên men, (b): Cảm ứng bởi pentoses

fermentum
Lactobacillus
reuteri

Nguồn chuyển thể từ Sharpe [117] and Kandler and Weiss [113
Về mặt hình thái các nhóm vi khuẩn lactic tồn tại chủ yếu ở hai
dạng: hình que hoặc hình cầu
- Hình cầu: Diplococcus (hình cầu kết đôi), Tetracoccus (4 tế bào kết
lại), Streptococcus (hình cầu chuỗi).
- Hình que: que ngắn hoặc que dài, có thể tồn tại dạng tế bào đơn,
kết đôi, hoặc kết chuỗi.
Về mặt sinh lí chúng tương đối đồng nhất: Thu nhận năng lượng
nhờ phân giải carbonhydrate và tiết ra acid lactic. Khác với các vi khuẩn
đường ruột cũng sinh acid lactic, các vi khuẩn lactic là vi khuẩn lên men
bắt buộc, chúng không có cytochrome và enzyme catalase. Tuy nhiên
chúng vẫn có thể sinh trưởng được khi có mặt oxi do có enzyme
peroxidase.

Không một đại diện nào thuộc nhóm này có thể phát triển trên
môi trường muối khoáng thuần khiết chứa glucose và NH4+. Vì có nhu
cầu về các chất dinh dưỡng phức tạp nên đa số chúng cần một môi
trường chứa hàng loạt các vitamin (lactoflavin, tiamin, acid pantotenic, acid
nicotinic, acid folic, biotin) và các acid amin. Do đó, người ta thường nuôi
cấy các chủng vi khuẩn này trên môi trường chứa một số lượng tương
đối cao nấm men, dòch cà chua và thậm chí là máu
* Đặc điểm chi tiết của từng giống theo khoá phân loại Bergey
Lactobacillus:
Tế bào hình que và thường có kích thước (0,5–1,2) (1,0–10,0)μm,
kết thành chuỗi ngắn nhưng thỉnh thoảng có dạng gần giống hình cầu.
16


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Đây là các vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, hiếm khi di động
bằng lông roi. Kò khí không bắt buộc nhưng phát triển tốt hơn trong điều
kiện không có khí oxy. Nhìn chung, các loài trong giống này sẽ phát triển
tốt hơn trong điều kiện có 5% CO2 . Khuẩn lạc trên môi trường agar có
kích thước 2 - 5mm, dạng lồi, mờ đục và không nhuộm màu. Những tế
bào này hóa dưỡng hữu cơ đòi hỏi môi trường nuôi cấy phức tạp và
giàu chất dinh dưỡng; có khả năng lên men và phân huỷ saccharose; ít
nhất một nửa sản phẩm lên men từ nguồn carbon là lactate. Không khử
được nitrate, không làm tan gelatin, không có catalase cũng như cytochrome.

Nhiệt độ tối thích cho sự phát triển là 30 – 40oC. Lactobacilii phân bố
rộng rãi trong môi trường, đặc biệt là trên những thực phẩm có nguồn
gốc thực vật và động vật; chúng thường sống trong ruột của chim và
động vật hữu nhũ
Một số chủng điển hình: Lactobacills acidophilus, Lactobacillus brevis,
Lactobacillu

bulgaricus,

Lactobacillus

casei,

Lactobacillus

Lactobacillus,

Lactobacillus helveticus,LactobacillusplantarumLactobacillus reuteri…

a) Lactobacillus bulgaricus

b) Lactobacillus casei

Hình 2.3 : Tế bào vi khuẩn lactic giống Lactobacillus phóng đại
2000 lần
Pediococcus:
Tế bào hình cầu, không bao giờ kéo dài, đường kính 0,5 – 1,2μm.
Sự phân chia luân phiên về góc bên phải tạo thành dạng tứ cầu khuẩn

17

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

dưới điều kiện thích hợp. Đôi khi tế bào vi khuẩn này cũng tồn tại ở
dạng kết đôi. Rất hiếm gặp tế bào đơn và không bao giờ chúng ở dạng
chuỗi. Không di động, không tạo bào tử . Là loại vi khuẩn hiếu khí tuỳ
ý nhưng đôi khi sự tăng trưởng bò ức chế khi ủ trong không khí. Hoá
dưỡng hữu cơ, tế bào đòi hỏi môi trường giàu dinh dưỡng và có thể
lên men carbonhydrate (chủ yếu là mono- và disaccharide). Lên men glucose
sinh acid nhưng không sinh gas; sản phẩm chính là DL và L(+)-lactate.
Catalase âm, không có cytochrome. Không khử được nitrate. Nhiệt độ thích
hợp cho sự phát triển là 25 – 40oC. Thường xuất hiện trên rau quả và
các loại thực phẩm khác; không gây bệnh cho thực vật và động vật

Hình 2.4: Tế bào vi khuẩn lactic thuộc giống Pediococcus.
Các chủng thường gặp: Pediococcus acidilactici, Pediococcus cellicola,
Pediococcus

claussenii,

Pediococcus

inopinatus,

Pediococcus

damnosus,

Pediococcus

Pediococcus parvulus, Pediococcus

Pediococcus stilesii…
Enterococcus:

18

dextrinicus,
pentosaceus,


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Enterococcus durans

Enterococcus faecalis

Hình 2.5: Tế bào vi khuẩn lactic thuộc giống Enterococcus
Tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước (0,6–2,0)  (0,6–2,5)μm,

thường xuất hiện ở dạng cặp hoặc chuỗi ngắn trong môi trường lỏng.
Không tạo nội bào tử, Gram dương. Thỉnh thoảng di độâng bằng lông roi.
Không có bao nang. Hiếu khí tuỳ ý, hóa dưỡng hữu cơ bằng cách lên
men nhiều loại đường khác nhau tạo sản phẩm chính là L(+)-acid lactic
nhưng không sinh gas và pH đạt được tối đa là 4,2 – 4,6. Môi trường dinh
dưỡng phức tạp. Catalase âm. Có thể phát triển ở 10 – 45oC (tối thích
37oC), pH 9,6; 6,5% muối NaCl, và 40% muối mật. Rất hiếm khi khử được
nitrate. Thường lên men lactose. Hiện diện rộng rãi trong tự nhiên đặc biệt
trong phân động vật có xương sống, thỉnh thoảng gây bệnh.
Một số chủng thông thường:

Enterococcu durans,

Enterococcus

faecalis, Enterococcus faecium…
Leuconostoc:

Hình 2.6: tế bào vi khuẩn lactic thuộc giống Leuconostoc
Tế bào có dạng hình cầu, đôi khi kéo dài khi ở dạng kết cặp
hoặc kết chuỗi, kích thước (0,5 - 0,7)  (0,7 - 1,2) μm. Khi kết thành chuỗi
dài, tế bào có dạng que ngắn và những tế bào ở cuối có dạng hơi
tròn. Gram dương, không di động, không tạo bào tử. Phát triển khá
chậm, khuẩn lạc nhỏ và dẹt trên môi trường có chứa sucrose. Hiếu khí

19


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

tuỳ ý, hóa dưỡng hữu cơ bằng con đường lên men carbonhydrate bắt
buộc, đòi hỏi môi trường giàu dinh dưỡng. Nhiệt độ thích hợp cho sự
phát triển là 20 – 30oC. Lên men glucose tạo thành acid và sinh gas; sản
phẩm chính là ethanol và D(-)-lactate. Chỉ lên men được mono- và
disaccharide. Catalase âm, không phân giải được arginine, không sinh indol,
không làm tan máu, không khử nitrate. PH của môi trường lỏng khi kết
thúc nuôi cấy là 4,4 – 5,0. Phân bố rộng rãi trên thực vật, các sản
phẩm sữa và các sản phẩm khác. Không gây bệnh cho thực vật và
động vật
Một số chủng ưa gặp: Leuconostoc carnosum, Leuconostoc citreum,
Leuconostoc urionis, Leuconostoc

fallax,

fructosum,

Leuconostoc

Leuconostocgarlicum,

Leuconostoc ficulneum, Leuconostoc
gasicomitatum,

Leuconostoc

gelidum, Leuconostoc inhae, Leuconostoc kimchii, Leuconostoc lactis, Leuconostoc
mesenteroides, Leuconostoc pseudoficulneum, Leuconostoc pseudomesenteroides…
Streptococci
Các vi khuẩn thuộc Streptococcus trước kia nay trong hệ thống phân loại
Bergey bao gồm cả những vi sinh vật được xếp vào giống Enterococcus,
Lactococcus, Streptococcus. Nói cách khác, chúng bao gồm enterococci, lactic
streptococcci và các streptococci hiếu khí và sinh mủ. Tế bào hình cầu
hoặc hình trứng, đường kích 0,5 – 2,0 μm, thường kết thành cặp hoặc
thành chuỗi khi phát triển trên môi trường lỏng; đôi khi chúng kéo dài
theo trục của chuỗi tạo thành dạng như mũi mác. Không di động, không
tạo bào tử và Gram dương. Một vài loài có thể tạo bao nang, hiếu khí
tuỳ ý, hóa dưỡng hữu cơ, đòi hỏi môi trường giàu dinh dưỡng và đôi
khi cần duy trì lượng CO2 là 5%. Lên men trao đổi chất, sản phẩm chính là
lactate nhưng không sinh gas. Catalase âm. Nhiệt độ

20


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

phát triển là 25 – 45oC, tối thích là 37oC. Kí sinh trên động vật có
xương sống, đặc biệt là vùng miệng và ruột, thỉnh thoảng gây bệnh cho
người và động vật

a)

b)

a) Streptococcus lactis

b) Streptococcus thermophilus

Hình 2.7 : Tế bào vi khuẩn lactic giống Streptococcus phóng đại 2000
lần
Lactococcus:
Tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước (0,5 – 1,2)  (0,5 – 1,5)
μm, thường xuất hiện dạng cặp hoặc chuỗi ngắn trong môi trường lỏng.
Không tạo nội bào tử. Gram dương. Không di động và không có bao
nang. Hiếu khí tuỳ ý. Hóa dưỡng hữu cơ bằng con đường lên men trao
đổi chất; lên men nhiều loại carbonhydrate với sản phẩm tạo thành chủ
yếu là L(+)-lactic acid nhưng không sinh gas. Môi trường dinh dưỡng phức
tạp. Catalase âm. Phát triển được ở 10 – 45oC và tối thích ở 30 oC, không
có muối NaCl. Được tìm thấy phổ biến nhất trong các sản phẩm sữa và
trên thực vật

21


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Một số chủng thông thường Lactococcus lactis cremoris, Lactococcus
lactis

hordniae,

Lactococcus

lactis

lactis,

Lactococcus

lactis

lactis

bv.

Diacetylactis…

Hình 2.8 : Tế bào vi khuẩn Lactococcus lactis
2.7.1.2. Giới thiệu một số vi khuẩn lactic được sử dụng là probiotic
Fuller (1989) and Conway (1996) đã liệt kê những loài vi sinh vật
được sử dụng là probiotic: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei,
Lactobacillus fermentum, Lactobacillus reuteri, Lactococcus lactis subsp. cremoris,
Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus,
Enterococcus

faecium,

Bifidobacterium

bifidum,

Bifidobacterium

infantis,

Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve.
*. Lactobacillus acidophilus
Đặc điểm chung của vi khuẩn này được tóm tắt như sau:
Lactobacillus acidophilus thuộc trực khuẩn, có kích thước: rộng 0,6 – 0,9 m,
dài 1,5 – 6,0 m. Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẻ, đôi khi chúng
tạo thành những chuỗi ngắn. Chúng thuộc nhóm vi khuẩn Gram (+) và
có khả năng chuyển động, có khả năng lên men một số loạt đường như:
glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose, saccharose để tạo ra acid
lactic, hoàn toàn không có khả năng lên men xylose, arabinose, rahamnose,
glycerol, mannitol, sorbitol, dulcitol, inositol.

22


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Trong quá trình lên men chúng tạo ra cả hai dạng đồng phân quang
học D và L- lactic acid. Trong đó L-lactic acid chiếm tỉ lệ gần 70%.
Nhiệt độ phát triển tối ưu là 370C - 500C.
Lactobacillus acidophilus là loại vi khuẩn lactic được sử dụng phổ
biến nhất trong các chế phẩm probiotic, chúng có khả năng sống 2 ngày
trong dòch vò, 5 ngày trong dòch mật tinh khiết, 8 ngày trong dòch tràng.
Lactobacillus acidophilus sản xuất acid lactic và các chất diệt khuẩn như
lactocidin, ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự tăng sinh của các vi
khuẩn gây bệnh, giúp cho cơ thể đề kháng với nhiễm khuẩn đường
ruột. Lactobacillus acidophilus còn có thể tổng hợp các vitamin và đây là
loài vi khuẩn có khả năng bền vững với 40 loại kháng sinh.
*. Lactobacillus casei
Lactobacillus casei: Trực khuẩn nhỏ, có kích thước rất ngắn. Chúng
có thể tạo thành chuỗi, không chuyển động, Gram (+).Chúng có khả
năng lên men được các loại đường glucose, fructose, mannose, galactose,
maltose, lactose, salicin.
Trong quá trình lên men chúng tạo thành L - acid lactic vơiù nồng độ
khoảng 180g/l trong tổng số 210g/l acid lactic.
Nhiệt độ phát triển tối ưu là 38 - 400C.
*. Lactobacillus sporogenes :
Lactobacillus sporogenes là trực khuẩn, có kích thước 0,7 – 0,9 m; 2,0 –
6,0 m. Trong thiên nhiên chúng có thể tồn tại riêng từng tế bào, cũng
có thể tạo thành chuỗi tế bào, chúng có khả năng lên men được
glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose. Loại vi khuẩn này đóng
vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa và biến dưỡng của con người :
Ổn đònh ở nhiệt độ phòng, tăng sinh rất nhanh trong ruột.

23

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

Quá trình lên men tạo L (+) acid lactic, cung cấp phức hợp vitamin B
và các enzyme tiêu hóa như protase, lipase, amylase, lactase… Chúng cũng
sản xuất bacteriocin giúp kiểm soát sự tăng trưởng vượt mức của những
nhóm vi sinh vật gây thối trong ruột, duy trì sự cân bằng pH acid.
*. Streptococcus faecalis (tên mới Enterococcus faecalis)
Streptococcus faecalis, có khả năng phát triển trong môi trường chứa
6,5% NaCl, pH 9,6 và trong sữa chứa 0,1% xanh Methylen.
Khử cacboxyl tyrozin, không dòch hoá gelatin.
Sản xuất chủ yếu L-acid lactic.
Tốc độ sinh trưởng rất nhanh, do đó áp đảo nhanh vi khuẩn gây
tiêu chảy, gây bệnh.
Những chủng vi khuẩn trên đều có thể chòu được nhiệt độ cũng
như các tác động trong quá trình sản xuất thuốc, không tương tác với
các thành phần bổ sung thêm trong chế phẩm như vitamin, acid amin, acid
béo, đường và đặc biệt là fructooligosaccharides, là một tá dược được
dùng phổ biến trong hầu hết các chế phẩm probiotic.
2.7.1.3. Một số cơ chế chuyển hóa trong vi khuẩn probiotics LAB

24


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Hương

GVHD: T.s Nguyễn Hòai
SVTH: Nguyễn Thò Thúy
Hiền

2.7.2. Vi khuẩn Bacillus ssp.
2.7.2.1. Hình thái, sinh lý
Bacillus là một chi của gram dương hình que, thuộc ngành Firmicutes,
hiếu khí bắt buộc hoặc kò khí không bắt buộc, catalase dương tính. Bacillus
có hình dạng giống những chiếc que, phần lớn những chiếc que này có
bào tử trong hình oval có khuynh hướng phình ra ở đầu. Tập đoàn của
giống vi sinh vật này rất lớn, có hình dạng bất đònh. Ngoài ra bacillus có
Mục tiêu chủ
Heo

Probiotic
Lactobacillus
acidophilus

Dê

Lactobacillus
acidophilus
Lactobacillus
acidophilus
Lactobacillus sp.

Heo

Đáp ứng

Refs
Kháng
huyết 110
thanh,
giảm
cholesterol
ức chế axit mật 113

Giảm sản xuất 55,117,118
axit amin
Gà
Tăng amylolytic 120
hoạt động
Heo
Lactobacillus sp.
Cải thiện B- 121
glucan thủy phân
Heo
Lactobacillus sp
Tăng
cường 123
hoạt động của
enzym
thể sản xuất cấu trúc đa bào và màng sinh học nên có thể bám dính
vào màng nhày, kết dính tốt trong đường ruột, có khả năng sống sót
qua 36 ngày trong đường ruột vật chủ. Vì vậy được coi là probiotic
* Phân loại:
Giới (regnum):

Bateria

Ngành (divisio):

Firmicutes

Lớp(class):

Bacillus

Bộ(ordo):

Bacillales

Họ(familia):

Bacillaceae
25