Tác giả: Paulina Markowiak & Katarzyna Śliżewska
JPK chuyển ngữ
Kỳ 2 – Prebiotics
Xem Kỳ 1: Probiotics
Xem Kỳ 3-Synbiotics
Bên cạnh chế phẩm sinh học, prebiotics cũng được sử dụng làm chất phụ gia thức ăn tự nhiên. Vào năm 1921, Rettger và Cheplin đã báo cáo rằng sau khi tiêu thụ carbohydrate, hệ vi sinh vật đường ruột của con người đã được làm giàu với vi khuẩn lactic. Khái niệm prebiotic lần đầu tiên được khởi xướng vào năm 1995. Khái niệm này đã phát triển kể từ đó. Định nghĩa hiện đang được sử dụng có từ tháng 12 năm 2016 bởi Hiệp hội Khoa học Quốc tế về Probiotics và Prebiotics (ISAPP). Định nghĩa nói rằng nhóm prebiotics có thể bao gồm các chất khác ngoài carbohydrate (chẳng hạn như polyphenol và axit béo không bão hòa đa chuyển hóa thành axit béo liên hợp tương ứng) và có thể hoạt động không chỉ trong đường tiêu hóa. Một khía cạnh quan trọng khác là chúng không còn giới hạn trong thực phẩm của con người, mà còn có thể được xem xét trong các danh mục khác, chẳng hạn như dinh dưỡng động vật. Mặt khác, các yêu cầu liên quan đến cơ chế điều biến chọn lọc của hệ vi sinh vật cũng như điều kiện của các tác động có lợi đã được ghi nhận đối với sức khỏe của vật chủ đã được duy trì.
Nhiều chất dinh dưỡng khác nhau, chẳng hạn như pectin, cellulose và xylanes, hỗ trợ sự phát triển của các vi sinh vật đường ruột khác nhau. Prebiotics không được chuyển hóa rộng rãi, nhưng phải tạo ra các quá trình trao đổi chất có mục tiêu, do đó mang lại lợi ích sức khỏe cho hệ sinh thái của vật chủ. Những lợi ích tốt nhất được ghi nhận có liên quan đến việc sử dụng các oligosaccharide khó tiêu, chẳng hạn như fructans và galactans. Hiện tượng đó được giải thích bởi, trong số những người khác, khả năng phân hủy dễ dàng của các liên kết có trong cấu trúc của fructo-oligosaccharides (FOS) và galacto-oligosaccharides (GOS) bởi một số enzym, chẳng hạn như β-fructanosidase và β-galactosidase, thường xuất hiện ở chi khuẩn Bifidobacterium. Một số loại chất xơ dinh dưỡng có thể được coi là prebiotics. Prebiotics đóng một vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của cả vật nuôi và vật nuôi trong nhà. Khi đánh giá ảnh hưởng của prebiotics đối với sức khỏe, người ta phải tính đến thực tế là tất cả các nhóm động vật nêu trên đều khác nhau về giải phẫu, sinh lý, dinh dưỡng, hệ vi sinh vật đường ruột và môi trường sống.
Tiêu chí lựa chọn prebiotics
Để xác định và chứng minh rằng một chất là một tiền vi sinh tiềm năng, người ta phải chỉ ra nguồn gốc, xuất xứ, độ tinh khiết, thành phần hóa học và cấu trúc của nó. Prebiotics phải tuân theo các quy định an toàn được yêu cầu bởi tất cả các quốc gia, chẳng hạn như tình trạng được Công nhận là An toàn (GRAS), liều lượng thích hợp và đánh giá tác dụng phụ, không có chất gây ô nhiễm và tạp chất, không làm thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột để gây ra các tác động tiêu cực đến vật chủ. Cần nhấn mạnh rằng thuật ngữ prebiotics chỉ có thể được sử dụng khi có tác dụng có lợi cho sức khỏe liên quan đến việc điều chế hệ vi sinh vật ở một vị trí cụ thể.
Theo Wang (2009), có năm tiêu chí cơ bản để phân loại các thành phần thực phẩm là prebiotics. Trước hết, người ta cho rằng các chất prebiotics phải chống lại quá trình tiêu hóa ở phần trên của đường tiêu hóa. Kết quả là, prebiotics đến được ruột già, nơi chúng được lên men có chọn lọc bởi các vi khuẩn đường ruột có lợi (tiêu chí thứ hai). Quá trình lên men có thể dẫn đến những thay đổi trong quá trình trao đổi chất và cải thiện hoạt động của hệ thống miễn dịch, do đó có tác dụng có lợi cho sức khỏe của vật chủ (tiêu chí thứ ba). Điều rất quan trọng là kích thích có chọn lọc sự phát triển của vi khuẩn probiotics (một tiêu chí khác). Ngoài ra, các tính năng công nghệ của prebiotics, liên quan đến quá trình sản xuất thành công và khả năng cung cấp cho quá trình chuyển hóa của vi khuẩn trong ruột cũng rất quan trọng (tiêu chí cuối cùng).
Chất tiền vi sinh
Trong số các chất tiền vi sinh có: carbohydrate không hấp thụ (oligosaccharides và polysaccharides), peptid, protein và lipid. Các loại đậu, trái cây và ngũ cốc là nguồn prebiotics tự nhiên. Tuy nhiên, nhiều chất tương tự được tổng hợp bằng các phương pháp hóa học và enzym công nghiệp. Một số loại prebiotics thường được sử dụng là: FOS, oligofructose, trans-galacto-oligosaccharides (TOS), gluco-oligosaccharides, glico-oligosccharides, lactulose, lactitol, malto-oligosaccharides, xylo-oligosaccharides, stachyose và raffinose. Khi đến ruột già, những chất đó sẽ trở thành chất nền dinh dưỡng cho vi khuẩn có lợi trong đường ruột. Về tính chất quyết định tác động có lợi đến sức khỏe vật chủ, prebiotics có thể được chia thành các nhóm sau: không tiêu hóa (hoặc chỉ tiêu hóa một phần), không hấp thu ở ruột non, lên men kém bởi vi khuẩn trong khoang miệng, lên men tốt bởi dường như vi khuẩn đường ruột có lợi và bị lên men kém bởi các mầm bệnh tiềm ẩn trong ruột. Prebiotics được sử dụng phổ biến nhất trong dinh dưỡng vật nuôi là: FOS, GOS, inulin, isomalto-oligosaccharides (IMO), xylo-oligosaccharides (XOS), lacticol, lactulose, chất xơ ngũ cốc. Khi thiết kế thành phần của công thức prebiotics, việc xác định liều lượng thích hợp là điều cần thiết. Dùng quá liều prebiotics có thể dẫn đến đầy hơi và tiêu chảy. Mặt khác, một ưu điểm lớn của loại công thức đó là có thể sử dụng lâu dài và phòng bệnh, không có tác dụng phụ đối với kháng sinh.
Prebiotics cho vật nuôi
Các chất phụ gia thức ăn khác nhau được sử dụng trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của prebiotics đối với hệ vi sinh vật đường tiêu hóa và tình trạng sức khỏe chung của lợn. Smiricky-Tjardes và cộng sự (2003) cho lợn uống TOS với liều lượng 35 g / kg thức ăn trong 6 tuần. Số lượng Bifidobacterium và Lactobacillus trong phân tăng lên đáng kể so với nhóm đối chứng. Một nghiên cứu thú vị cũng được thực hiện về ảnh hưởng của các giống lúa mạch và yến mạch có thành phần carbohydrate khác nhau lên hệ vi sinh vật đường ruột của 72 heo con cai sữa, trong 15 ngày. Người ta nhận thấy rằng sự gia tăng mức độ β-glucan và sự thay đổi tỷ lệ amylopectin và amyloza đã dẫn đến sự điều chỉnh có chọn lọc sự phát triển của vi khuẩn axit butyric có khả năng thủy phân một số carbohydrate phức tạp, chẳng hạn như xylan hoặc β-glucan. Do đó, sự khác biệt giữa các giống ngũ cốc về hình thức và lượng carbohydrate có ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột của lợn con, và việc lựa chọn ngũ cốc thích hợp có ảnh hưởng tích cực đến số lượng Bifidobacterium và Lactobacillus.
Xu và cộng sự (2003) đã kiểm tra ảnh hưởng của FOS được sử dụng với liều lượng: 0, 2, 4 và 8 g / kg thức ăn đối với hoạt động của các enzym tiêu hóa và hình thái đường ruột và hệ vi sinh vật. Người ta thấy rằng việc sử dụng FOS ở liều 4 g / kg thức ăn có tác động tích cực đến sự tăng trưởng trung bình hàng ngày của động vật được nghiên cứu, và sự phát triển của vi khuẩn Bifidobacterium và Lactobacillus, đồng thời ức chế sự phát triển của Escherichia coli trong đường tiêu hóa của gà. Việc bổ sung IMO vào thức ăn chăn nuôi làm giảm đáng kể số lượng Salmonella Typhimurium. Trong khi nhai, tiêu hóa và hiệu quả của thức ăn được sử dụng không khác biệt đáng kể so với nhóm đối chứng. Người ta cũng quan sát thấy rằng việc bổ sung IMO vào thức ăn làm tăng số lượng vi khuẩn chi Bifidobacterium. Các nghiên cứu khác được hoàn thành bởi Jung và cộng sự (2008) trên gà thịt đã chứng minh rằng việc sử dụng thức ăn có bổ sung GOS ở các nồng độ khác nhau trong 40 ngày nuôi không ảnh hưởng đến chỉ số chuyển hóa thức ăn, trọng lượng cơ thể và mức tiêu thụ thức ăn. Tuy nhiên, việc bổ sung prebiotics có tác động tích cực đến sự gia tăng vi khuẩn Bifidobacterium trong ruột của gà nghiên cứu. Tóm lại, tác dụng chính của prebiotics đối với sức khỏe của gà bao gồm tăng số lượng Bifidobacterium và giảm sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh trong đường ruột. Kết quả của các nghiên cứu về ảnh hưởng của prebiotics đối với sức khỏe động vật thường trái ngược nhau, đó là kết quả của các hợp chất riêng lẻ có tính đặc hiệu cao, liều lượng và thời gian áp dụng khác nhau.
Nguồn: Gut Pathogens
Xem tiếp Kỳ 3 – Synbiotics