CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SỐNG CỦA MEN VI SINH PROBIOTICS TRONG SẢN PHẨM & TRONG CƠ THỂ

31/05/2021

Sức khỏe của đường tiêu hóa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong đó vai trò và tác dụng của men vi sinh Probiotics là rất quan trọng. Khả năng tồn tại của vi khuẩn Probiotic, số lượng tế bào còn sống và hoạt động trên mỗi g hoặc ml sản phẩm chứa Probiotic tại thời điểm tiêu thụ là tiêu chuẩn chất lượng quan trọng nhất vì nó quyết định hiệu quả có lợi cho sức khỏe của Probiotics.

Nhiều yếu tố phức tạp và liên quan với nhau ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của vi sinh vật Probiotic trong sản phẩm và trong cơ thể. Ngoài khả năng tồn tại của Probiotic trong sản phẩm cho đến thời điểm tiêu thụ, sự tồn tại của chúng trong sản phẩm sau khi tiếp xúc với các điều kiện đường tiêu hóa là rất quan trọng.

Để có tác dụng hiệu quả trong đường ruột, một số yêu cầu cụ thể liên quan đến các sản phẩm men vi sinh Probiotics cần được đáp ứng. Đầu tiên, men vi sinh cần chống lại những bất lợi trong quá trình sản xuất; thứ hai, chúng phải tồn tại trong thời gian lưu trữ trong các sản phẩm thương mại cho đến khi hết hạn sử dụng và sau hết là trong ống tiêu hóa. Các yếu tố chính được đề cập là: chủng men vi sinh, pH và độ axit, tác động của oxy phân tử, vật liệu đóng gói và điều kiện đóng gói, bao vi nang, xử lý nhiệt, nhiệt độ ủ, nhiệt độ bảo quản, tốc độ làm lạnh của sản phẩm, quy mô sản xuất và điều kiện khắc nghiệt trong ống tiêu hóa người,....

CHỦNG MEN VI SINH PROBIOTICS

Việc lựa chọn các chủng vi khuẩn Probiotic được sử dụng trong các sản phẩm phải theo các tiêu chí về tính tương thích và cả khả năng đề kháng của sản phẩm trong điều kiện cơ thể sống để tăng khả năng tồn tại của các chủng vi khuẩn Probiotic. Khả năng chịu đựng của men vi sinh đối với cả sản phẩm và điều kiện bên trong của cơ thể người tiêu thụ phụ thuộc vào tính đặc hiệu của chủng. Các chủng lợi khuẩn thích hợp là những chủng có thể duy trì sự tồn tại và ổn định của chúng trong quá trình sản xuất thương mại sản phẩm cũng như trong thời gian bảo quản.

Hơn nữa, tỷ lệ sống sót cao trong quá trình di chuyển trong đường tiêu hóa là cần thiết để cho phép đủ tế bào sống đến ruột người. Do đó, việc lựa chọn các chủng probiotic có khả năng chống lại những bất lợi trong quá trình sản xuất, bảo quản và tình trạng đường tiêu hóa là điều quan trọng hàng đầu. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tồn tại của vi khuẩn chống lại các điều kiện khắc nghiệt như độ pH, độ axit , độc tính oxy, nhiệt độ đông lạnh, nhiệt độ thấp và nhiệt độ bảo quản là đặc trưng của loài và chủng.

Các công trình nghiên cứu đã báo cáo chủng Lactobacillus có khả năng chống chịu được những điều kiện khắc nghiệt trong đường tiêu hóa người so với các chủng khác (1).

ĐỘ pH VÀ ĐỘ AXIT

Độ pH và axit ảnh hưởng đáng kể đến sự tồn tại của tế bào vi sinh vật Probiotic. Các ion hydro làm hỏng các tế bào Probiotic thông qua việc làm gián đoạn quá trình vận chuyển khối lượng qua màng tế bào và làm tế bào bị đói do axit. Khoảng pH rất thấp trong sữa lên men có thể làm tăng nồng độ các axit hữu cơ không phân ly,do đó tăng cường tác dụng diệt khuẩn của các axit này.

Độ pH tối ưu cho sự phát triển của Lactobacillus acidophilus là 5,5-6,0; nhưng đối với vi khuẩn Bifidobacteria thì khoảng này là 6,0 –7,0.

TÁC ĐỘNG CỦA OXY

Lactobacillus là loại vi khuẩn thường không di động và có thể sống trong cả môi trường hiếu khí và kỵ khí nên có khả năng lên men hiếu khí hoặc kỵ khí, trong khi Bifidobacteria thì kỵ khí nghiêm ngặt. Oxy phân tử có hại cho sự phát triển và tồn tại của Probiotic. Hàm lượng oxy và tiềm năng oxy hóa khử đã được chứng minh là những yếu tố quan trọng đối với khả năng tồn tại của Bifidobacteria, đặc biệt là trong thời gian bảo quản.

Một số phương pháp đã được sử dụng để giảm hàm lượng oxy. Những điều quan trọng nhất là thực hiện quá trình lên men trong chân không (đối với các sản phẩm lên men), sử dụng đóng gói chân không, sử dụng vật liệu đóng gói có độ thấm oxy thấp, thêm chất chống oxy hóa và chất loại bỏ oxy vào sữa (chẳng hạn như axit ascorbic), và kiểm soát quá trình sản xuất theo cách mà lượng oxy hòa tan tối thiểu đi vào sản phẩm như đạt tiêu chuẩn GMP cao cấp đối với nhà máy dược phẩm.

NHIỆT ĐỘ

Nhiệt độ tại đó các men vi sinh Probiotic phát triển rất quan trọng trong sản xuất lên men. Ngoài ra, nhiệt độ bảo quản cũng thể hiện vai trò quan trọng đáng kể. Các sản phẩm chứa Probiotic thông thường nên được bảo quản ở nhiệt độ lạnh, tốt nhất là 4-5ºC. Nhiệt độ bảo quản của các sản phẩm chứa Probiotic ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của Probiotic thông qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự tồn tại của tế bào, loại và nồng độ của các chất chuyển hóa được hình thành giữa vi khuẩn khởi đầu và Probiotics trong các sản phẩm lên men.

SẤY KHÔ

Sản phẩm dạng bột phải có thời hạn sử dụng lâu hơn ở nhiệt độ môi trường. Quá trình sấy có thể đạt được bằng các phương pháp khác nhau như sấy đông lạnh, sấy phun, sấy vi sóng và sấy chân không. Tuy nhiên, quá trình sấy có thể làm giảm khả năng sống của các tế bào Probiotic do chúng gặp phải một số áp lực bao gồm nhiệt độ cao, mất nước, áp suất thẩm thấu, tăng dần các hợp chất bất lợi trong quá trình sấy và chấn động cơ học. Ngoài ra, nồng độ oxy hòa tan cũng có thể tăng lên trong các sản phẩm sấy khô có thể gây độc cho vi khuẩn Bifidobacteria. Làm khô đông lạnh là quá trình tốt nhất để duy trì khả năng tồn tại của các tế bào vi khuẩn được sử dụng để chuẩn bị các tế bào nuôi cấy khởi động.

BAO VI NANG

Bao vi nang, là một trong những phương pháp mới và hiệu quả, gần đây đã được đặc biệt xem xét và nghiên cứu. Theo quan điểm vi sinh vật, bao vi nang có thể được định nghĩa là quá trình bao bọc các tế bào vi sinh vật bằng cách phủ chúng bằng hydrocolloid thích hợp để cách ly tế bào men vi sinh khỏi các yếu tố tác động của môi trường xung quanh. Bao vi nang đã được chứng minh là có thể bảo quản chúng khỏi các yếu tố môi trường bất lợi như pH thấp và độ axit cao, muối mật trong ống tiêu hóa, các cú sốc lạnh gây ra bởi các điều kiện quy trình như làm lạnh lâu và làm khô đông lạnh, tác động của oxy phân tử trong trường hợp vi sinh vật kỵ khí bắt buộc, sốc nhiệt gây ra bởi các điều kiện quy trình như sấy phun, vi khuẩn và hóa chất chất kháng khuẩn

Các nghiên cứu cho thấy rằng, bao vi nang có thể làm tăng khả năng tồn tại của Probiotic bằng hay lớn gấp 2 chu kỳ log trong sữa lên men trong thời gian bảo quản trong tủ lạnh.

ĐÓNG GÓI

Quá trình đóng gói các sản phẩm chứa Probiotic ảnh hưởng bởi khả năng thẩm thấu oxy vào sản phẩm và do đó, ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của Bifidobacteria, L. acidophilus và các loài Probiotic khác trong thời gian bảo quản. Một số khía cạnh của vật liệu đóng gói sản phẩm bao gồm loại vật liệu đóng gói (thủy tinh và nhựa), độ dày của chúng và việc áp dụng hệ thống đóng gói hiện đại như đóng gói trong nitơ,.... có thể cải thiện sự tồn tại của vi khuẩn Probiotic. Nói chung, ngoài vật liệu đóng gói, nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khí quyển là những yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng thẩm thấu oxy.

SỐNG SÓT TRONG ỐNG TIÊU HÓA

Đường tiêu hóa với quần thể vi sinh vật đa dạng và tập trung (lúc mới sinh 10¹⁴ CFU/g và từ 400 đến 500 loài) là một trong những cơ quan quan trọng của cơ thể con người, và trên thực tế nó là một hệ sinh thái có độ phức tạp cao nhất làm trung gian cho nhiều tương tác với môi trường hóa học và dinh dưỡng. Đường tiêu hóa bắt đầu ở miệng, đi qua dạ dày, ruột và kết thúc ở hậu môn.

Trong số các rào cản và điều kiện căng thẳng chống lại sự tồn tại các tế bào men vi sinh Probiotic trong ống tiêu hóa, điều kiện axit khắc nghiệt trong dạ dày và các mật trong tá tràng là quan trọng nhất. Rào cản đầu tiên mà vi khuẩn phải vượt qua là giá trị pH rất thấp của dạ dày với các giá trị từ 1 đến 3 và thời gian tiếp xúc trung bình là 90 phút. Vào đến tá tràng, giá trị pH tăng lên 6–6,5 nhưng muối mật được đổ từ túi mật để đạt nồng độ từ 1,5 đến 2% trong giờ đầu tiên của quá trình tiêu hóa và giảm sau đó xuống 0,3% w/v hoặc thấp hơn.

Thời gian lưu trú trong ruột non cho đến khi 50% chất tiêu hóa ra khỏi ruột non dao động trong khoảng 2,5 đến 3 giờ và quá trình vận chuyển qua ruột kết có thể mất đến 40 giờ. Ngay cả khi các quy trình xây dựng công thức sản phẩm phải đảm bảo khả năng tồn tại trong quá trình sản xuất và bảo quản đã được sử dụng như mô tả ở trên, vi khuẩn vẫn phải sống tồn tại khi di chuyển trong phần trên ống tiêu hóa.

Đạo đức, chi phí và độ phức tạp của các thử nghiệm ngăn cản việc thử nghiệm các sản phẩm có chứa lợi khuẩn sử dụng các thử nghiệm cho người. Các thử nghiệm in vitro, sử dụng các mô hình ống tiêu hóa, có thể được sử dụng để cung cấp dữ liệu về khả năng sống sót của vi khuẩn trong các điều kiện khắc nghiệt của phần trên ống tiêu hóa.

KẾT LUẬN

Sản phẩm chứa men vi sinh Probiotic, một trong những thị trường lớn nhất của dược phẩm và thực phẩm chức năng, có một tiềm năng phát triển to lớn cho ngành công nghiệp dược và thực phẩm chức năng Probiotics thông qua việc phát triển và đổi mới thành phần công thức, quy trình và đa dạng sản phẩm. Vi khuẩn Probiotics là những vi sinh vật sống luôn luôn đối mặt với những điều kiện ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng và tỉ lệ sống sót trong suốt quá trình sản xuất, bảo quản và sử dụng trong cơ thể người. Do đó quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng các sản phẩm chức năng Probiotic cần có những quy định chuẩn hóa nâng cao chất lượng sản phẩm, khắc phục những yếu tố bất lợi ảnh hưởng đối với vi khuẩn Probiotics trong sản phẩm và trong cơ thể, để đảm bảo tỷ lệ vi khuẩn sống sót đạt chuẩn quy định tối thiểu 10⁶ CFU/ml sản phẩm từ quá trình sản xuất, bảo quản và khi tiếp xúc với những điều kiện khắc nghiệt trong ống tiêu hóa nhằm đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của các sản phẩm chứa Probiotic đối với sức khỏe cơ thể.