Trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc tái tổ hợp thành phần và cấu trúc các chất xơ lương thực có trong sữa mẹ vẫn chưa thể thực hiện được. Đây là những chất có tác dụng chính trong việc cung cấp lương thực cho hệ vi khuẩn có lợi trong ruột già, thúc đẩy sự phát triển của những vi khuẩn này.

 

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc tái tổ hợp thành phần và cấu trúc các chất xơ lương thực có trong sữa mẹ vẫn chưa thể thực hiện được. Đây là những chất có tác dụng chính trong việc cung cấp lương thực cho hệ vi khuẩn có lợi trong ruột già, thúc đẩy sự phát triển của những vi khuẩn này. Điều này cũng đồng nghĩa với việc các loại vi khuẩn gây bệnh hay làm giảm khả năng hấp thu chất dinh dưỡng cũng bị kìm hãm phát triển. Đây là những chất xơ có vai trò vô cùng quan trọng trong giai đoạn đầu đời của trẻ, do trong giai đoạn này bộ máy tiêu hóa của trẻ còn chưa được hoàn thiện, sức đề kháng của hệ tiêu hóa còn non kém dễ dẫn tới tình trạng rối loạn tiêu hóa hay kém hấp thu dinh dưỡng …

Vì vậy, nhằm hướng tới lợi ích của các chất xơ lương thực có trong sữa mẹ, người ta vận dụng những chất xơ lương thực được chiết xuất từ các nguồn khác như động vật và thực vật, nhằm bổ sung vào nguồn thức ăn dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh. Hai trong số những loại xơ chất lương thực này là FOS (Fructooligosaccharides) – có nguồn gốc thực vật và GOS(Galactooligosaccharides) – có nguồn gốc động vật.

 

FOS:

Chất xơ này được tìm thấy trong các loại thực phẩm như hành tây, măng tây, atisô và cà chua. Cấu trúc hóa học của chất xơ này bao gồm một phân tử glucose kêt hợp cùng hai, ba hoặc bốn phân tử fructose, tạo  ra kestose, nistose và frutosil-nistose. Trong công nghiệp, FOS được chiết xuất từ cây củ cải đường thông qua sự có mặt của enzym fructosilfuranosidase từ nấm đen (Aspergillus niger) (theo "Bornet FRJ Crittenden RG, et al; Hidaka H, et al"), quá trình này còn gọi là "transfructosilation".  

 

GOS:

Galactooligosaccharides (GOS) là các xơ chất có nguồn gốc động vật, được chiết xuất từ sữa bò. GOS được tạo ra từ đường lactose thông qua quá trình “transgalactosilation” (enzym hóa – xem trên) với sự có mặt của enzym b-D-galactosidase, loại enzym được  tổng hợp bởi trực khuẩn Bacillus circulans (theo "Chonan O, et al").

 

FOS có khả năng đề kháng, chống lại sự tác động của các enzym đường ruột và tuyến tụy trong ruột non của cơ thể. Vì vậy, FOS được vận chuyển một cách nguyên vẹn qua ruột non rồi mới bị chia nhỏ trong đại tràng thông qua các vi khuẩn kỵ khí và hệ vi khuẩn chiếm ưu thế (quá trình lên men). Nhìn chung, GOS cũng được tiêu hóa tương tự như FOS, vì các phân tử của chúng đều được liên kết với nhau bởi  liên kết betatype. GOS và FOS được phân loại  vào loại chất prebiotics bởi chúng có các tính chất tương ứng với các tiêu chí của chất prebiotics, đó là: Khả năng đề kháng đối với tác động phân cắt bởi acid dạ dày, các enzym của động vật có vú hay quá trình thủy phân.

 

Tác dụng của GOS và FOS:

 

- Quá trình lên men (phân hủy, quá trình trao đổi chất) của GOS và FOS (với bản chất prebiotic) do các vi khuẩn đường ruột thực hiện, qua đó kích thích có chọn lọc sự tăng trưởng và hoạt động của các vi sinh vật có lợi đường ruột:

 

GOS và FOS là cơ chất có lợi cho các loại vi khuẩn loại Bifidobacterium spp. và Bacteroides spp, vì các vi khuẩn này có các enzym cần thiết để chuyển hóa và sử dụng các xơ chất cho sự tăng trưởng và phát triển. Tuy nhiên, GOS và FOS  không phải là cơ chất có lợi cho các vi khuẩn như Escherichia coli, Clostridium perfringens hoặc S. mutans, bởi sự thiếu vắng các enzym chuyển hóa ở các loài này.

 

- Thêm vào đó, GOS và FOS (những oligosaccharide đơn giản) có những tác dụng có lợi khác ngoài sự gia tăng hệ vi khuẩn có ích trong đường ruột (loài bifidus):

 

 

+ Thúc đẩy sựthích ứng của hệ vi khuẩnđường ruột, được xác định bởi sự gia tăng trong các hoạt động của một số enzyme loại fructooligohydrolase có trong phân;

 

+ Giảm số lượng vi khuẩn C. Perfringens trong hệ vi khuẩn đường ruột và giảm các sản phẩm đi kèm của quá trình thối rữa trong nước tiểu và phân.

 

+ Giảm các sản phẩm chuyển hóa độc hại (44,6%) và các enzym không mong muốn (40,9%): thông qua việcbổ sung xơ chất từ 3-6 g/ngày.

 

+ Phòng chống bệnh tiêu chảy gây bởi dịch bệnh: Các cơ chế điều chỉnh quá trình này cũng thông qua việc làm giảm số lượng vi khuẩn có hại. Trên thực tế, trẻ em dùng sữa mẹ sẽ có sức đề kháng của hệ tiêu hóa tốt hơn trẻ dùng sữa ngoài. Hiện tượng này có thể hiểu đơn giản là trong sữa mẹ có nhiều hơn các xơ chất cần thiết cung cấp cho hệ vi khuẩn có lợi ở đường ruột của trẻ phát triển, so với trong sữa ngoài. Qua đó ức chế sự phát triển của các vi khuẩn có hại, giúp hệ tiêu hóa được hoạt động ổn định.

 

+ Tăng khả năng hấp thu các khoáng chất khác nhau trong ruột: Việc giảm độ pH trong ruột thúc đẩy sự hấp thu một số loại khoáng chất nhất định, như sắt và canxi. Trên thực tế, những tác động tương tự đối với trẻ sơ sinh thông qua việc bổ sung GOS và FOS vào các sản phẩm cho trẻ vẫn cần được làm sáng tỏ nhiều hơn.

 

 

+ Phòng chống táo bón: Các vi khuẩn bifidobacteria tạo ra những axit béo chuỗi ngắn có tác dụng kích thích nhu động ruột và làm tăng độ ẩm của các phân thông qua áp suất thẩm thấu.

+ Giảm nồng độ cholesterol trong máu: Những thay đổi trong nồng độ cholesterol trong huyết thanh được liên hệ với những thay đổi của hệ vi sinh đường ruột. Một số chủng vi khuẩn Lactobacillus acidophillus đồng hóa cholesterol hiện diện trong môi trường, trong khi những chủng dường như gây ức chế sự hấp thu qua thành ruột của các khối tập hợp phân tử cholesterol.

 

+ Giảm huyết áp: Dường như có một mối liên hệ tiêu cực giữa huyết áp tâm trương và tỷ lệ phần trăm của các vi khuẩn bifidogenic trong tổng số vi khuẩn ruột kết.

 

+ Tác dụng chống ung thư: Tác dụng chống ung thư dường như có liên quan đến sự gia tăng miễn dịch tế bào, các thành phần màng tế bào và với các thành phần ngoại bào của vi khuẩn bifidobacteria.

 

+ Sản xuất chất dinh dưỡng: Vi khuẩn bifidobacteria tạo ra các vitamin B1, B2, B6, B12, axit nicotinic và axid folic.

 

Năm 1991, Chính phủ Nhật Bản xếp fructooligosaccharides (FOS) và galactooligosaccharides (GOS) vào chuỗi các "thực phẩm dùng cho những mục đích y tế đặc biệt". Dựa trên số lượng lớn những đặc tính có lợi của các chất xơ thực vật đối với trẻ sơ sinh trong những tháng đầu tiên, một số công ty cung cấp thực phẩm trẻ sơ sinh đã đưa GOS và FOS vào thành phần các sản phẩm của họ, nhằm đạt được lợi ích của những chuỗi hydrocacbon trong sữa mẹ.

 

Các tác động có lợi của việc sử dụng các chất xơ thực vật như GOS và FOSđối với trẻ sơ sinh và trong những giai đoạn tiếp theo của cuộc đời đều đều thể hiện tính an toàn cao.