Công nghệ sản xuất synbiotic CNTP-hcmute

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM


MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA
Đề tài: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
SYNBIOTIC

TP Hồ Chí Minh – 12/2018


ĐIỂM
GVHD: ThS. Đặng Thị Ngọc Dung
Nhóm: 14
1.
2.
3.
4.

Nguyễn Thành Nghĩa
Nguyễn Vương Thảo Nguyên
Trần Lê Tri
Nguyễn Thị Mai Nương

16116155
16116159
16116186
16116164

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………....


Mục Lục
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
1. Tổng quan về synbiotic.....................................................................................3
1.1

Synbiotic là gì?...............................................................................................3

1.2

Vai trò của synbiotic......................................................................................3

1.2.1 Trong y học......................................................................................................3
1.2.2 Trong ngành thực phẩm.................................................................................4
1.2.3 Trong chế biến thức chăn nuôi......................................................................5
2. Thành phần của synbiotic................................................................................5
2.1

Prebiotic.........................................................................................................5

2.1.1 Prebiotic là gì?...............................................................................................5

2.1.2 Vai trò của Prebiotic......................................................................................5
2.1.3 Nguồn sản xuất Prebiotic............................................................................11
2.2

Probiotic.......................................................................................................30

2.2.1 Probiotic là gì?.............................................................................................30
2.2.2 Vai trò của probiotic....................................................................................30
2.2.3 Nguồn sản xuất probiotic............................................................................34
3. Quy trình sản xuất Synbiotic.........................................................................43
3.1

Quy trình sản suất synbiotic từ Lactobacillus plantarum và prebiotic
(inulin và gum acacia) bằng phương pháp sấy thăng hoa.......................45

3.1.1 Nguyên tắc thực hiện...................................................................................45
3.1.2 Nguyên liệu..................................................................................................45


3.1.3 Mô tả quy trình............................................................................................45
3.1.4 Sơ đồ quy trình............................................................................................47
3.1.5 Mục đích, sự biến đổi và ảnh hưởng trong các công đoạn sản xuất.......48
3.2

Sản xuất synbiotic theo công nghệ vi bao kết hợp sấy phun...................54

3.2.1 Công nghệ vi bao..........................................................................................55
3.2.2 Nguyên liệu....................................................................................................59
3.2.3 Sơ đồ quy trình.............................................................................................60
3.2.4 Mô tả quy trình và các biến đổi...................................................................60

3.2.5 Đặc điểm của sản phẩm...............................................................................66
4. Một số dòng sản phẩm chứa synbiotic..........................................................67
4.1. Sữa chua synbiotic dạng đặc.........................................................................68
4.1.1. Nguyên liệu..................................................................................................68
4.1.2. Quy trình sản xuất sữa chua synbioyic dạng đặc....................................76
4.1.3. Mô tả quy trình............................................................................................77
4.2. Chocolate mousse synbiotic...........................................................................77
4.2.1 Nguyên liệu...................................................................................................78
4.2.2 Qui trình sản xuất chocolate synbiotic.......................................................80
4.2.3. Mô tả quy trình...........................................................................................81
4.3

Sữa chua synbiotic dạng uống....................................................................81

4.3.1 Nguyên liệu....................................................................................................81
4.3.2 Quy trình sản xuất sữa chua Synbiotic dạng uống theo mẻ...................85
4.3.3 Mô tả quy trình.............................................................................................86


4.4 Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh................................................................87
4.4.1 Nguyên liệu..................................................................................................88
4.4.2 Sơ đồ quy trình sản xuất Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh..................89
4.4.3 Mô tả quy trình.............................................................................................90
Kết luận..................................................................................................................91
5. Hướng phát triển tương lai............................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................94

Dạnh mục sơ đồ
Sơ đồ 1: Quy trình sản suất synbiotic từ Lactobacillus plantarum và prebiotic
(inulin và gum acacia) bằng phương pháp sấy thăng hoa...................................47

Sơ đồ 2: Sản xuất synbiotic theo công nghệ vi bao kết hợp sấy phun................60
Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất sữa chua synbioyic dạng đặc..................................76
Sơ đồ 4: Sản xuất chocolate mousse...................................................................80
Sơ đồ 5: Quy trình sản xuất sữa chua Synbiotic dạng uống theo mẻ.................85
Sơ đồ 6: Sơ đồ quy trình sản xuất Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh................89


Danh mục hình
Hình 1: Phân loại Prebiotic..................................................................................11
Hình 2 Cấu tạo của Lactulose..............................................................................15
Hình 3 Cấu tạo của Galacto-oligosaccharide......................................................17
Hình 4: Cấu tạo của Oligosaccharides................................................................18
Hình 5: Cấu tạo của Lactosucrose.......................................................................19
Hình 6: Sản phẩm chứa soy-oligosaccharides.....................................................20
Hình 7: Cấu tạo của Isomaltooligosaccharide.....................................................22
Hình 8: Cấu tạo của xylooligosaccharide............................................................23
Hình 9: Cấu tạo của xylo-oligosacarit.................................................................24
Hình 10: Cấu tạo của transgalactooligosaccharides............................................25
Hình 11: Cấu tạo của inulin................................................................................27
Hình 12: Sản phẩm của prebiotic dạng sợi..........................................................28
Hình 13: Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus.....................................................36
Hình 14: Tế bào vi khuẩn Bifidobacterium.........................................................38
Hình 15: Hình tế bào vi khuẩn Streptococcus.....................................................39
Hình 16: tế bào vi khuẩn Lactococcus................................................................40
Hình 17: tế bào vi khuẩn Pediococcus................................................................41
Hình 18: nấm men...............................................................................................42
Hình 19: nấm mốc...............................................................................................42
Hình 20: Khả năng sống của Lactobacillus trong môi trường...........................52
Hình 21: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản.......................................................53
Hình 22: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống sấy phun (Masters, 1991)........64

Hình 23: a: ảnh của toàn bộ vi hạt; b: Hình ảnh mặt cắt của vi hạt...................66
Hình 24: Sản phẩm sữa chua synbiotic...............................................................68


Hình 25: Sản phẩm chocolate mousse.................................................................78
Danh mục bảng:
Bảng 1: Nguồn thực phẩm chứa prebiotic và phân loại......................................12
Bảng 2: Phân loại sợi dinh dưỡng (Trích nguồn: Slavin và cộng sự., 2009).......28
Bảng 3: Các vi sinh vật hiện tại được sử dụng làm probiotic.............................35
Bảng 4: Synbiotics phổ biến và các nguồn vi sinh vật của chúng.......................44
Bảng 5: Thành phần hóa học của sữa sử dụng trong sản xuất sữa chua (Chandan,
1997, 2008, 2011)................................................................................................71
Bảng 6: Thành phần và khối lượng tương ứng (g.kg-1) được sử dụng cho sản
xuất chocolate mousse. (Hasıssa R Cardarelli và cộng sự, 2008).......................79
Bảng 7: Các chủng vi khuẩn probiotic phổ biến và lợi ích.................................83
Bảng viết tắt

Từ viết tắt
SCFA

Tiếng anh

Tiếng việt

Short-chain fatty acids

acid béo mạch ngắn

CD

Crohn's disease

bệnh Crohn

GIT
IBD

In gastrointestinal tract
Inflammatory bowel disease

đường tiêu hoá
bệnh viêm ruột

FOS
GOS
SOS

Fructo-oligosaccharides
Galacto oligosaccharides
Soy-oligosaccharides
Oligofructose
Isomalto-oligosaccharides
Oligosaccharide
Xylo-oligosaccharides

OF
IMO
OS
XOS

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay khi điều kiện sống của con người được nâng cao thì nhu cầu cần
sử dụng thực phẩm tốt cho sức khỏe hàng ngày càng tăng và đang từng bước
chuyển dần từ loại có chứa các chất các các chất dinh dưỡng cho cơ thể cũng
như tác dụng ngăn ngừa hay chữa bệnh.
Một trong những xu hướng thực phẩm hướng tới trong tương lai là những
thực phẩm chức năng mang lại nhiều lợi ích cho con người, mang bản chất tự
nhiên là chính, kích thích sự phát triển của chính cơ thể người sử dụng, đặc biệt
là hệ vi sinh vật có ích cho cơ thể người sử dụng.
Hệ tiêu hóa của chúng ta chứa thường trực trên 400 loại vi khuẩn khác
nhau với tổng số trên 100 000 tỉ vi khuẩn. Đây là những vi khuẩn có ích cho cơ
thể. Chúng tạo thành hệ vi sinh vật đường ruột. Đây là những vi khuẩn đồng
minh của cơ thể chúng ta, chúng đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con
người.
Từ những nghiên cứu về lợi ích của những vi khuẩn lên men trong thực
phẩm như sữa chua đối với sức khỏe con người, dòng sản phẩm bổ sung vi
khuẩn sống hay cơ chất cho khuẩn sống prebiotic ra đời, chúng là những chất
bột đường glucide không tiêu hóa được và vẫn còn nguyên vẹn khi vào đến ruột
già (colon). Prebiotic được đánh giá là có nhiều tác dụng bổ dưỡng cho người
tiêu dùng ở mọi lứa tuổi và một số người bị bệnh đường tiêu hóa … Chúng kích
thích sự hoạt động của probiotics đặc biệt là nhóm Bifidobacterium.
Prebiotic giúp vào việc cải thiện hệ miễn dịch, giúp hấp thụ calcium, và
có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư. Đây là một trong những xu hướng
phát triển mới của ngành thực phẩm. Phát triển những sản phẩm bổ dưỡng cho
sức khỏe người tiêu dùng.
CNSX SYNBIOTIC

Trang 1

Ruột có vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các chất dinh dưỡng
khác nhau để duy trì sức khỏe con người. Một số nghiên cứu về prebiotics và
synbiotic đã được báo cáo là có hiệu quả lâm sàng trong việc duy trì sự cân bằng
của hệ vi sinh đường tiêu hóa để cải thiện tình trạng sức khỏe. Do đó, cần có sự
cân bằng tối ưu trong hệ vi sinh đường ruột của vật chủ. Dưới những điều kiện
căng thẳng nhất định, nó có thể được thay đổi mà biểu hiện như rối loạn đường
ruột. Prebiotic từ thực phẩm là chất xơ lên men có chọn lọc thức ăn vi khuẩn có
lợi trong hệ vi sinh đường ruột, để duy trì một môi trường vi sinh khỏe mạnh.
Probiotic thực phẩm bổ sung với vi khuẩn sống, cho thấy tác dụng hỗ trợ miễn
dịch ở đường tiêu hóa. Tuy nhiên, cả prebiotic và probiotic đã được báo cáo là
hoạt động tốt nhất khi kết hợp với nhau. Điều này kết hợp hiệu quả của cả hai,
kết quả trong synbiotics. Prebiotic thực phẩm vẫn không thay đổi trong đường
tiêu hóa, như các enzyme dạ dày không thể tác động trên chúng. Chúng tiếp xúc
với ruột già nguyên vẹn và được chọn lọc lên men để tạo ra các tác dụng có lợi.
Bài tiểu luận này tập trung vào thực phẩm prebiotic, giá trị dinh dưỡng , đặc
tính, tiêu thụ an toàn, hiệu quả điều trị và cơ chế hoạt động và vai trò của chúng
trong synbiotics.

CNSX SYNBIOTIC

Trang 2


1. Tổng quan về synbiotic
1.1 Synbiotic là gì?
Synbiotic về cơ bản là một sự kết hợp chủ yếu của probiotic và prebiotic,
với tác dụng hỗ trợ cho việc điều trị một số loại bệnh. Prebiotic thúc đẩy sự phát
triển của probiotic trong ruột già. Do đó, synbiotic là rất cần thiết và tốt cho sức
khỏe đại tràng, phòng ngừa bệnh tật, và là giải pháp để giảm nguy cơ mắc các

bệnh tật khác (Bengmark và cộng sự, 2001).
1.2 Vai trò của synbiotic
1.2.1 Trong y học
Để tăng hiệu quả tối ưu của probiotic, hiện tại các bác sĩ có khuynh hướng
sử dụng liệu pháp synbiotic trong những thử nghiệm lâm sàng. Liệu pháp
synbiotic là an toàn hơn liệu pháp dùng kháng sinh để điều trị, giảm nhiều tác
dụng phụ, giảm thời gian điều trị ở bệnh viện… Chẳng hạn như ứng dụng
synbiotic trong việc chữa trị những bệnh nhân bị viêm ruột nghiêm trọng do Hội
chứng ruột ngắn, ứng dụng trong ngăn ngừa sự nhiễm sau phẫu thuật làm giảm
tình trạng tái phát bệnh ung thư bàng quang (Gillor và cộng sự, 2008).
Vào năm 2004, Kanamori và cộng sự đã tiến hành thử nghiệm liệu pháp
sinh tổng hợp cải thiện những triệu chứng bệnh viêm ruột kết nghiêm trọng ở
hội chứng ruột ngắn. Bảy trẻ thiếu dinh dưỡng bị viêm ruột non do hội chứng
ruột ngắn được điều trị với liệu pháp sinh tổng hợp trong thời gian hơn một năm
(dao động từ 15- 55 tháng). Liệu pháp sinh tổng hợp trong thời gian dài này làm
bình thường hóa hệ vi sinh vật đường ruột, ức chế sự phát triển các vi sinh vật
gây hại trong ruột, và làm tăng đáng kể hàm lượng các acid béo chuỗi ngắn
trong phân. Sự thay đổi môi trường vi sinh vật trong đường ruột này ức chế sự
phát triển tình trạng viêm ruột non, kết quả là làm tăng cân nhanh chóng 6 trong
CNSX SYNBIOTIC

Trang 3


7 trẻ. Tình trạng thiếu dinh dưỡng cũng được cải thiện ở 5 trong số 6 bệnh nhân
tăng cân .
Sugawara và cộng sự (2006) đã tiến hành thử nghiệm liệu pháp synbiotic
(bao gồm hai chủng probiotic L.casei Shirota , Bifidobacterium breve Yakult và
prebiotic TOS) trên các bệnh nhân đang trong tiến trình phẫu thuật ung thư mật.
Họ tiến hành thử nghiệm liệu pháp synbiotic trên hai nhóm: nhóm dùng

synbiotic sau khi phẫu thuật, nhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật
(perioperative), và các thử nghiệm lâm sàng khác của 2 nhóm. Đối với nhóm
perioperative, kết quả cho thấy có sự gia tăng đáng kể số lượng tế bào bạch
huyết (lymphocyte) và có hiệu quả ức chế đáng kể hiệu ứng viêm toàn phát sau
khi phẫu thuật. Khi so sánh với nhóm dùng synbiotic sau khi phẫu thuật thì
nhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật cho thấy mức độ cải thiện hệ vi
sinh vật đường ruột tốt hơn và làm giảm đáng kể tình trạng nhiễm sau phẫu
thuật cho thấy mức độ cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột tốt hơn và làm giảm
đáng kể thời gian điều trị tại bệnh viện sau khi phẫu thuật và rút ngắn thời gian
điều trị kháng sinh ở nhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật.
1.2.2 Trong ngành thực phẩm
Việc sử dụng của synbiotic như thành phần thực phẩm chức năng là một
lĩnh vực mới. Những nghiên cứu thực hiện cho đến nay với synbiotic đã xem xét
ảnh hưởng của chúng các vi sinh đường ruột. Trong một nghiên cứu ở các đối
tượng khỏe mạnh, một sản phẩm sữa lên men có chứa Bifidobacterium spp. có
18g inulin đã được bổ sung vào, dùng trong 12 ngày. Kết quả lên men sản phẩm
sữa (probiotic) tăng đáng kể tỷ lệ bifidobacteria trong ruột (Gillor và cộng sự,
2008).

CNSX SYNBIOTIC

Trang 4


1.2.3 Trong chế biến thức chăn nuôi
Bổ sung synbiotic vào thức ăn gia cầm, ví dụ sản phẩm Biomin là sản
phẩm

kết

hợp

chủng

probiotic

Enterococcus

faecium

và

prebiotic

fructooligosaccharide (FOS) dùng bổ sung vào thức ăn cho gà, giúp duy trì và
ổn định hệ vi sinh vật đường ruột. FOS kích thích chọn lọc sự phát triển của các
nhóm khuẩn có lợi Bifidobacteria trong ruột già và vì vậy đánh bại vi sinh vật
gây bệnh Samonella sp. và E. coli (Gillor và cộng sự, 2008).
2. Thành phần của synbiotic
2.1 Prebiotic
2.1.1 Prebiotic là gì?
Theo FAO (2007), prebiotic được định nghĩa là các loại thành phần thực
phẩm không tiêu hoá được nhưng lại mang lại lợi ích sức khoẻ cho con người và
được điều chế từ vi sinh vật ( FAO, 2007). Prebiotic là các chất xơ nhằm nuôi
dưỡng một nhóm vi sinh vật sống trong đường ruột. Chúng có lợi cho sự phát
triển của vi khuẩn có lợi so với các vi khuẩn có hại (Gibson và cộng sự, 2017).
2.1.2 Vai trò của Prebiotic
Tầm quan trọng của prebiotic là mang lại sức khoẻ cho con người. Các tác
dụng sinh lý cho cơ thể mà prebiotic mang lại như tăng cường hệ thống miễn
dịch (tức là giảm tỷ lệ mắc bệnh hoặc thời gian nhiễm trùng), cải thiện thành

phần lipid máu (ví dụ: giảm lượng cholesterol và triacylglycerol) và cải thiện chỉ
số đường huyết, giảm nguy cơ mắc các loại ung thư (ví dụ: ung thư đại tràng),
điều chỉnh các cơ chế nội tiết tố để kiểm soát sự hấp thu thực phẩm và kiểm soát
việc sử dụng năng lượng, tạo cảm giác no (ví dụ: giảm carbohydrate, chất béo và
tổng năng lượng), kiểm soát sự hấp thụ canxi (ví dụ: cải thiện sức khoẻ của
xương) và các khoáng chất khác (ví dụ: Mg, Zn, và Fe), và kiểm soát sự co bóp
CNSX SYNBIOTIC

Trang 5


thường xuyên của ruột và việc đi đại tiện đều đặn, làm giảm thời gian vận
chuyển phân (Ogawa và cộng sự, 2006).
Prebiotic kích thích sự tăng trưởng của các vi sinh vật có lợi như
bifidobacteria; và vì lý do này, prebiotic trước đó được gọi là yếu tố bifidogenic.
Các nhóm vi khuẩn khác cũng có thể được kích thích bởi prebiotic. Kích thích
này được thể hiện bởi sự tích tụ các chất chuyển hóa, chủ yếu là SCFA (acetate,
butyrate, và propionate) chịu trách nhiệm duy trì một hệ vi sinh vật động và hỗ
trợ miễn dịch đặc hiệu quan trọng đối với sức khỏe vật chủ (Roberfroid, Slavin,
2002).
 Hỗ trợ trong cho bênh ung thư
Prebiotic có tác dụng bảo vệ chống lại các chất gây ung thư liên quan đến
ung thư đại tràng. SCFA: chẳng hạn như propionate, có tác dụng chống viêm
trên các tế bào ung thư đại tràng. Butyrate thu được từ quá trình lên men của
Galacto-oligosaccharides điều chỉnh quá trình gây chết tế bào và làm giảm di
căn trong các dòng tế bào đại tràng. Nó cũng bảo vệ cơ thể khỏi các chất gây
ung thư bằng cách tăng cường sự biểu hiện của các enzym liên quan đến giải
độc, ức chế sự biểu hiện của yếu tố phiên mã trong dòng tế bào (Puolakkainen
và cộng sự, 2005). Trong khi acetate làm tăng quá trình sản xuất kháng thể và
tăng hoạt động tế bào tự nhiên ở bệnh nhân ung thư (Macfarlane và cộng sự,

2008).
Ung thư đại tràng đã được nghiên cứu là có liên quan đến chế độ ăn ít chất
xơ và dẫn đến prebiotics giảm xuống và tăng nguy cơ ung thư đại tràng, chủ yếu
sử dụng kỹ thuật in vitro và mô hình động vật. Kết quả từ các nghiên cứu trên
động vật với các điểm kết thúc như tổn thương DNA, crypt feral dị thường cũng
như các khối u trong đại tràng, từ đó cho thấy prebiotic có thể làm giảm nguy cơ
ung thư đại tràng (Macfarlane và cộng sự, 2008).
CNSX SYNBIOTIC

Trang 6


 Cải thiện sức khỏe đường ruột
Bổ sung prebiotic để điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột. Các phản ứng
miễn dịch trong ruột và mô bạch huyết liên quan của nó (GALT) tăng cường sản
xuất cytokine và các chức năng miễn dịch khác (Patel và Goyal, 2012).
Inulin, FOS, và arabino galactans là những chế phẩm dinh dưỡng trị liệu
hỗ trợ chức năng ruột tối ưu, và ủng hộ sự gia tăng của hệ vi khuẩn thông
thường đã đánh giá hiệu quả của các giải pháp bù nước bằng đường uống (ORS)
tăng cường kẽm và prebiotics (FOS và XOS) để điều trị tiêu chảy ở trẻ em trên
72 giờ. Họ báo cáo rằng một sự kết hợp kẽm và prebiotic làm giảm thời gian tiêu
chảy ở bệnh nhân bằng cách kích thích sự tái hấp thu nước và điện giải qua niêm
mạc ruột và ức chế các tác nhân gây bệnh (Bodera, 2008; Passariello và cộng sự,
2011).
 Hỗ trợ chống lại vi sinh vật có hại
Khả năng sử dụng prebiotic có thể đã được báo cáo trong các nghiên cứu
thực nghiệm và động vật, đối với nhiễm trùng đường tiêu hóa. Chúng có khả
năng bảo vệ chống lại một loạt các vi khuẩn gây bệnh tiềm tàng, như Salmonella
enterica serovar typhimurium (S. Typhimurium), Listeria monocytogenes và
Escherichia coli bằng cách làm theo một số cơ chế như sản xuất các yếu tố ức

chế (bacteriocin, SCFA), loại trừ cạnh tranh (Licht và cộng sự, 2012).
Vamanu và Vamanu (2010) đã nghiên cứu ảnh hưởng của prebiotic, ví dụ,
inulin từ rau diếp xoăn và dahlia, raffinose và lactulose trong quá trình tổng hợp
vi khuẩn từ chủng Lactobacillus paracasei CMGB16. Họ quan sát thấy sự gia
tăng đáng kể hoạt tính của bacteriocin khi môi trường được bổ sung inulin,
lactulose và raffinose (sau 25 - 96 giờ). Prebiotic sorbitol có ảnh hưởng tích cực

CNSX SYNBIOTIC

Trang 7


đến sản xuất bacteriocin từ Pediococcus acidilactici LAB 5 phân lập từ thịt
(Vamanu, 2010).
Prebiotics cải thiện sự tăng trưởng và chức năng của vi khuẩn đại tràng
trong quá trình lên men của chúng. SCFA như Lactates, acetate, propionate và
butyrate là các sản phẩm cuối cùng của prebiotics được chuyển hóa. SCFA có
vai trò quan trọng trong cơ chế chịu trách nhiệm ức chế các tác nhân gây bệnh
bằng cách làm giảm độ pH của đường tiêu hóa. Độ pH thấp này có thể làm giảm
sự suy thoái peptide. Các hợp chất độc hại như amoniac, amin, và các hợp chất
phenolic được tác động bởi các enzym vi khuẩn để ngăn chặn các tác hại của
chúng. SCFA kích thích sự phát triển của các tế bào mật tràng, làm giảm nguy
cơ đột biến trong ruột, giúp tổng hợp protein dẫn đến sinh khối vi sinh vật tăng
lên (Fooks, Gibson và cộng sự, 2002), SCFA có thể kết nối thụ thể ghép protein
G-41 (Gpr41), một bộ điều chỉnh mạnh về cân bằng năng lượng chủ có tác động
phụ thuộc vào hệ vi sinh đường ruột (Samuel và cộng sự, 2008). Nói chung,
butyrate là một nguồn năng lượng cho các tế bào ruột kết và cũng có thể duy trì
một quần thể tế bào đại tràng bình thường, ngăn ngừa đột biến. Vì vậy, nó hoạt
động như một yếu tố bảo vệ chính chống lại rối loạn đại tràng (Vernazza
Sazawal và cộng sự, 2010).

Một số prebiotics (GOS) cho thấy tác dụng chống dính trên vi khuẩn có
hại ở đường tiêu hóa (GI). Hệ điều hành hoạt động như một mồi thụ thể phân tử
có thể ức chế cạnh tranh sự bám dính của vi khuẩn và cũng như ức chế các yếu
tố độc lực bằng cách kìm nén biểu hiện gen ở một số vi khuẩn đường ruột.
Chúng có thể dính chặt vào các vị trí liên kết của vi khuẩn trên bề mặt tế bào
ruột dẫn đến việc ngăn chặn sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh với các tế bào
biểu mô ruột (Shoaf và cộng sự, 2006).

CNSX SYNBIOTIC

Trang 8


Prebiotic có nguồn gốc từ sữa có cấu trúc giống với saccharide chứa
glycoprotein mà nhiều tác nhân gây bệnh liên kết với nhau, trong các tế bào
đường ruột. Đây có thể hoạt động như một chất tương tự thụ thể và do đó ức chế
nhiễm trùng, nếu tế bào gây bệnh liên kết với các oligosaccharides hơn là để lưu
trữ các thụ thể tế bào. Một số nghiên cứu với các chế phẩm khác nhau của GOS
luôn cho thấy rằng, trong ống nghiệm, prebiotic có khả năng làm giảm sự tuân
thủ của E. coli enteropathogenic, cũng như Salmonella với các dòng tế bào biểu
mô. Ngoài ra prebiotics không có nguồn gốc từ sữa đã được chứng minh là ức
chế sự lây nhiễm mặc dù tương tác trực tiếp với mầm bệnh. Pectin và hệ thống
pectic được báo cáo là làm giảm hoạt động của shiga như các độc tố do vi khuẩn
E. coli O157: H7 tạo ra, có khả năng ức chế sự gắn kết độc tố (Vernazza
Sazawal và cộng sự, 2010).
 Hỗ trợ miễn dịch
Prebiotics có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hệ thống miễn dịch
và tăng cường sự bảo vệ vật chủ đã nghiên cứu tác dụng điều hòa miễn dịch của
hệ điều hành prebiotic cụ thể, ví dụ: Galactooligosaccharides, Fructooligosaccharides và hệ thống có tính axit có nguồn gốc từ pectin. Việc sử dụng
prebiotics giúp tăng cường sản xuất các cytokine chống viêm bằng cách ức chế

các cytokine gây viêm làm giảm tình trạng viêm ruột tổng thể (Schiffrin và cộng
sự, 2007).
 Phòng chống bệnh tim mạch
Các loại xơ thực phẩm như chuỗi Fructo-oligosaccharides ngắn mạch, các
loại ngũ cốc nguyên hạt và các loại thực phẩm đậu nành giàu prebiotic làm giảm
nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành. Việc sử dụng prebiotic thường xuyên làm
tăng nồng độ acid ferulic huyết tương, gây ra cảm giác no, giảm cholesterol
CNSX SYNBIOTIC

Trang 9


lipoprotein mật độ thấp và tăng lipoprotein tỷ trọng cao. Prebiotics cũng cải
thiện cân bằng nội môi glucose và giảm nguy cơ béo phì và bệnh tim mạch
(Harris và cộng sự, 2010).
 Thúc đẩy sự hấp thu khoáng chất
Prebiotic / synbiotic đã được chứng minh là làm tăng hấp thụ khoáng chất,
đặc biệt là Ca và Mg (De Preter V và cộng sự, 2011; Demignes C và cộng sự,
2008). Các cơ chế cơ bản là đa dạng: tăng độ hòa tan của khoáng chất do tăng
sản xuất vi khuẩn của các axit béo chuỗi ngắn, được thúc đẩy bởi nguồn cung
lớn hơn chất nền; mở rộng bề mặt hấp thu bằng cách thúc đẩy sự tăng sinh tế
bào ruột qua các sản phẩm lên men vi khuẩn, chủ yếu là lactate và butyrate; tăng
sự biểu hiện của các protein liên kết Ca, cải thiện sức khỏe đường ruột, suy thoái
acid phytic phức tạp khoáng sản, giải phóng các yếu tố điều biến xương như
phytoestrogen từ thực phẩm, và ổn định hệ thực vật và sinh thái đường ruột
(Scholz-Ahrens KE và cộng sự,2007). Do đó, sự hấp thu canxi tăng sẽ tạo ra
fructans loại inulin, những chất hứa hẹn có thể giúp cải thiện nguồn cung cấp
bằng canxi có sẵn trong dinh dưỡng của con người, góp phần vào sức khỏe của
xương (Coxam V, 2007; Metugriachuk Y và cộng sự, 2006). Việc bổ sung
probiotic và sữa chua ảnh hưởng đến vi khuẩn đại tràng, và tăng số lượng các

nhóm vi khuẩn đại tràng chính, đặc biệt đối với bifidobacteria, có thể đóng vai
trò quan trọng trong việc làm giảm các triệu chứng không dung nạp lactose
(Zhong Y và cộng sự, 2006).

CNSX SYNBIOTIC

Trang 10


2.1.3 Nguồn sản xuất Prebiotic

Hình 1: Phân loại Prebiotic
Các prebiotic thường được sử dụng bao gồm: (FOS), oligofructose (OF),
galactooligosaccharides

(GOS),

oligosaccharides

đậu

nành

(SOS),

xylooligosaccharides (XOS), pyrodextrin, isomaltooligosaccharides (IMO) và
lactulose. Bên cạnh những điều đã nói ở trên, có một số thành phần thực phẩm
cũng có thể được coi là prebiotic. Chúng bao gồm rượu đường, oligosaccharides
pectic, gluco-oligosaccharides, lactosucrose, tinh bột kháng, levans, và
xylosaccharides (Spindler-Vesel và cộng sự, 2007).

Các loại đậu, trái cây và rau quả như lúa mì, bột yến mạch, lúa mạch, đậu
navy, đậu trắng, đậu đen, đậu lăng, đậu tây, đậu xanh, cà chua, hành, tỏi, rau
diếp xoăn, rau xanh, tỏi tây, hẹ tây, măng tây, rau spinach, atisô Jerusalem ,
chuối và quả rất giàu sợi prebiotic. Nói chung, các tác nhân prebiotic có lợi được

CNSX SYNBIOTIC

Trang 11


phân loại là polyols, oligosaccharides và chất xơ hòa tan (Crittenden và Payne,
2008).
Bảng 1: Nguồn thực phẩm chứa prebiotic và phân loại.
Lớp prebiotic

Các loại prebiotic

Nguồn thực phẩm

Polyols (sugar
alcohols)

Lactulose, Xylitol, sorbitol,
mannitol, lactilol

Lactose (milk)

FOS
GOS
XOS

Isomalto-oligosaccharides
Oligosaccharides
Raffinose oligosaccharides
Soy-oligosaccharides
Isomaltulose
Arabinoxylooligosaccharides

Dạng Sợi

Dạng khác

CNSX SYNBIOTIC

Inulins
Soligosaccharides, OF,
galactosyl lactose và
pyrodextrinsare
Cellulose, dextrins, pectins,
beta-glucans, waxes, and lignin,
inulin-type fructans
Thực phẩm có nguồn gốc từ
legume
Chiết xuất nước việt quất, dâu
tằm, nấm thanh long và rễ Yacon
Trang 12

Măng tây,củ cải đường, tỏi,
rau diếp xoăn, hành tây,
Jerusalem atisô, lúa mì, mật
ong, chuối, lúa mạch

Sữa mẹ và sửa bò
Măng, trái cây, rau, sữa, mật
ong và cám lúa mì
đậu nành, nước sốt, rượu
sake, tất cả thực phẩm chứa
tinh bột
Hạt giống các loại đậu, đậu
lăng, đậu Hà Lan, đậu, đậu
xanh
Đậu nành
Mật ong, nước ép mía
Cám lúa mì
Tỏi, hành tây, măng tây, rau
diếp xoăn, atisô và lúa mì
Ngũ cốc, các loại đậu, bột,
khoai tây, rau và trái cây
Ngũ cốc, các loại đậu, bột,
khoai tây, rau và trái cây
Hạt sợ Lupin
Selenium chứa trà xanh
(SGT) và trà xanh Trung
Quốc


a. Polyols
Xylitol, sorbitol, mannitol, lactulose và lactitol là những polyols được sử
dụng rộng rãi cho sản xuất prebiotic.
 Lactulose


Định nghĩa:
Lactulose là một disaccharide bán tổng hợp được cấu tạo từ D-fructose và

β-D-galactose liên kết với nhau thông qua liên kết β- (1,4) glycosidic. Hầu hết
lactulose có sẵn trên thị trường thường được tổng hợp bằng phương pháp hóa
học, và có thể sử dụng các enzym trong quá trình sản xuất lactulose. Lactulose
được hình thành từ sự đồng phân hóa của lactose trong môi trường kiềm chứa
Na hoặcKOH, NaCO3 và MgO (Zhu và cộng sự, 2016). Phương pháp enzyme sử
dụng enzyme β-galactosidases (EC 3.2.1.23) và enzyme cellobiose-2-epimerases
(CE, EC 5.1.3.11) (Shen và cộng sự, 2016).


Công dụng:
+ Tạo độ ngọt:
Lactulose ngọt hơn lactose, nhưng ít ngọt hơn sucrose (chỉ đạt 48% –62%

lượng sucrose) (Kareb và cộng sự, 2016).
+ Nhuận trường:
Lactulose không được tiêu hóa ở đường tiêu hóa của người. Thay vào đó,
lactulose sẽ đến ruột già và tại đây nó được tiệu thụ bởi hệ vi khuẩn của các họ
Lactobacillus và Bifidobacterium tạo ra các hợp chất trao đổi chính của những vi
khuẩn có lợi là axit lactic, axit axetic, axit formic và carbon dioxide. Những sản
phẩm trao đổi chất này sẽ hút nước vào ruột, làm mềm phân và giúp giảm thời
gian vận chuyển phân trong đường ruột và thậm chí lactulose có thể đóng vai trò
CNSX SYNBIOTIC

Trang 13


như thuốc nhuận tràng (Zhu và cộng sự, 2016). Dựa trên tất cả các nghiên cứu

đã được đưa ra, Ủy ban An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) đã xác nhận rằng
việc tiêu thụ lactulose (10 g / ngày) giúp giảm thời gian vận chuyển phân trong
đường ruột.
Hơn nữa, theo (Seo và cộng sự, 2016), lactulose có thể ức chế vi khuẩn
sản sinh amoniac và do đó làm giảm nồng độ amoniac trong máu. Đây là một
cách hiệu quả để điều trị bệnh não do gan, rối loạn tâm thần và độc tố trung gian
gây rối loạn thần kinh trong não. Vì lý do này, lactulose được xếp là thuốc chữa
bệnh ở Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu và Nhật Bản theo (Waghray và cộng sự,
2015).
Lactulose đến ruột già sẽ được các vi sinh vật ở đây (như Bifidobacteria
và Lactobacilli) lên men tạo ra một lượng các acid béo chuỗi ngắn có lợi cho
việc tiêu hoá. Đồng thời chúng làm giảm pH và tăng áp suất thẩm thấu làm thúc
đẩy nhu động của ruột. Ngoài ra sự giảm pH còn giúp ức chế sự hình thành các
chất gây hại như ammonia bởi vi khuẩn. Nó còn kích thích sự phát triển của vi
sinh vật có lợi, giúp tăng cường hàng rào miễn dịch của cơ thể, giúp phòng bệnh
(L. Abecia và cộng sự, 2013).
Ngoài ra, lactulose còn có tác dụng ức chế bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu
hóa, kiểm soát đường huyết và insulin, kích thích sự hấp thụ khoáng chất, hình
thành sỏi mật, giảm lipid trong huyết thanh, cũng như giảm chất độc và chống
ung thư (Nooshkam và Madadlou, 2016).

CNSX SYNBIOTIC

Trang 14


Hình 2 Cấu tạo của Lactulose
b. Oligosaccharides
Oligosaccharides là sự kết hợp của các loại đường với một mức độ trùng
hợp khác nhau và được coi là nguồn chính của prebiotic. Chúng không tiêu hóa

được; do đó, có sẵn cho sự thủy phân bằng các enzym thủy phân trong đại tràng
và có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn có lợi so với các vi khuẩn có hại.
 Galacto-oligosaccharide (GOS)


Định nghĩa:
Là thành phần tương tự như chất xơ tan có nguồn gốc từ lactose trong sữa

mẹ, sữa bò và yogurt. GOS bao gồm các chuỗi đường đơn galactose nối với
nhau và ở cuối chuỗi là đường glucose và một chuỗi ngắn thì bao gồm 3-10
phân tử glucose và galactose liên kết với nhau bởi liên kết glucozit. GOS tạo ra
thông qua phản ứng transgalactosylation (chuyển nhóm galactosyl) nhờ enzyme
xúc tác là β-galactosidase chỉ ra rằng trong quá trình thủy phân lactose, nhóm
galactosyl vẫn gắn ở trung tâm hoạt động của enzyme trong khi glucose đã được
giải phóng từ enzyme (Fischer và Kleinschmidt, 2015).
CNSX SYNBIOTIC

Trang 15


Galactosyl được chuyển đến cho một chất nhận có một nhóm OH; nếu
chất nhận này là nước, thì phản ứng này được gọi là phản ứng thủy phân, nhưng
nếu chất nhận là một phân tử đường khác, thì phản ứng này được gọi là
transgalactosylation (phản ứng chuyển nhóm galactosyl) và GOS được tạo
thành. Chiều dài chuỗi cũng có thể được tăng lên (Fischer và Kleinschmidt,
2015).
Bằng cách là hỗn hợp oligosaccharides có nhiều chuỗi có chiều dài khác
nhau và các oligosaccharide này liên kết lại với nhau thông qua phản ứng trên và
hình thành liên kết glycosidic tạo nên GOS mạch dài. GOS thường chứa một
phân tử glucose và tối đa sáu phân tử galactose, các phân tử này liên kết lại với

nhau thông qua các liên kết glycosidic khác nhau, chẳng hạn như liên kết β(1,2), β- (1,3), β- (1,4) và β- (1,6). GOS cũng có thể chỉ chứa duy nhất các phân
tử galactose (Neri và cộng sự, 2011).


Công dụng:

+ Thúc đẩy sự phát triển của quần thể vi khuẩn có lợi trong đường ruột
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tác đụng của GOS đối với hệ vi sinh vật
đường ruột ở người lớn khỏe mạnh, người lớn tuổi và các bệnh nhân mắc các
bệnh liên quan đến đường ruột, cũng như trẻ sơ sinh, trẻ non tháng, phụ nữ
mang thai. Trong một số nghiên cứu về việc cung cấp một lượng GOS vào cơ
thể mỗi ngày, với lượng GOS cung cấp là 2,5–15 g / ngày. Và hầu hết các nghiên
cứu đều cho thấy sự gia tăng đáng kể của quần thể vi khuẩn có lợi
Bifidobacteria (Davis và cộng sự, 2010).
+ Giảm nguy cơ mắc bệnh táo bón và giúp ức chế cũng như ngăn ngừa các
loại bệnh liên quan đến đường ruột

CNSX SYNBIOTIC

Trang 16


Cần ít nhất 5g GOS mỗi ngày để thúc đẩy việc đi đại tiện diễn ra đều đặn
(Sako và cộng sự, 1999), giúp ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh táo bón. Ngoài ra
trong hầu hết các nghiên cứu, ngoài việc tăng cường hệ vi khuẩn có lợi
Bifidobacteria, GOS còn có tác dụng tăng cường sự phát triển của vi khuẩn có
lợi Lactobacilli và đồng thời ức chế các tác nhân gây bệnh (Fischer và
Kleinschmidt, 2015).
Hơn thế nữa, sự kết hợp của GOS và FOS còn giúp ngăn chặn các bệnh
nhiễm trùng đường ruột và nhiễm khuẩn đường hô hấp ở người trẻ tuổi

(Bruzzese et al., 2009) và giảm tỷ lệ mắc bệnh táo bón (Puccio và cộng sự,
2007). GOS là một prebiotic được ứng dụng rộng rãi được lên men trong đại
tràng và chủ yếu là biến thành các axit béo mạch ngắn như: acetate, propionate,
lactate và butyrate, do đó chúng có thể cải thiện khả năng hấp thụ canxi và
magie của cơ thể (Sako và cộng sự, 1999).

Hình 3 Cấu tạo của Galacto-oligosaccharide
CNSX SYNBIOTIC

Trang 17


CNSX SYNBIOTIC

Trang 18