Khái niệm về prebiotic đã được đưa ra trong khoảng 10 năm trở lại đây, trong đó prebiotic được định nghĩa là “một thành phần thực phẩm không bị tiêu hóa, có tác động tích cực đến cơ thể thông qua sự kích thích có chọn lọc một số loại vi khuẩn sống trong ruột kết (ruột già), và qua đó gia tăng sức khỏe cho cơ thể“

 

 

(Ảnh nguồn: babyernaehrung.de)

Giới thiệu chung về prebiotic:

 

Khái niệm về prebiotic đã được đưa ra trong khoảng 10 năm trở lại đây, trong đó prebiotic được định nghĩa là “một thành phần thực phẩm không bị tiêu hóa, có tác động tích cực đến cơ thể thông qua sự kích thích có chọn lọc một số loại vi khuẩn sống trong ruột kết (ruột già), và qua đó gia tăng sức khỏe cho cơ thể“ (1). Theo định nghĩa này, các prebiotic có khả năng chống lại sự tiêu hóa và hấp thu ở dạ dày và ruột non, và được vận chuyển đến ruột già gần như nguyên vẹn về mặt cấu trúc, nơi chúng được lên men dưới tác dụng của hệ vi khuẩn bám trên thành ruột già. Khi đã vào đến ruột già, các prebiotic phát huy tác dụng kích thích có chọn lọc sự gia tăng về số lượng cũng như hoạt động của một số loại vi khuẩn nhất định, là những vi khuẩn có lợi, cụ thể như các vi khuẩn loại bifidobacteria hay lactobacilli, đồng thời làm giảm số lượng của các chủng vi khuẩn kị khí tùy ý như Escherichia coli và Clostridia (2,3).

 

Chỉ có FOS và GOS là những prebiotic thực thụ:

Mặc dù những hợp chất không tiêu chứa nitơ và chất béo cũng có thể có các tác động như prebiotic, hầu hết những hợp chất được nghiên cứu nhằm tìm ra tính chất của prebiotic đều là các hydrocacbon không tiêu hóa được. Cụ thể chính là các oligosaccharide, là dạng chất mà phân tử của nó bao gồm một số lượng nhỏ (từ 3 đến 10) phân tử đường đơn liên kết với nhau thông qua các liên kết glycosid. Oligosaccharide đóng vai trò chủ đạo trong nhóm các chất có bản chất của prebiotic. Các oligosaccharide bao gồm fructooligosaccharides (FOS), inulin, lactulose and galactooligosaccharides (GOS). Những hợp chất khác có tiềm năng đang tiếp tục được nghiên cứu là xylooligosaccharide, acidic oligosaccharide, soyoligosaccharide, pecticoligosaccharide, glucooligosaccharide, và isomaltooligosaccharide (4). Tất cả những chất này dường như đóng một vai trò nhất định trong việc gia tăng hệ vi khuẩn đường ruột, đồng thời củng cố tình trạng sức khỏe của cơ thể và làm giảm nguy cơ bệnh tật (5). Gần đây, Roberfroid đã đánh giá lại một cách nghiêm khắc tất cả những oligosaccharid nêu trên, và đưa ra kết luận, rằng chỉ có 2 chất thực sự được coi là prebiotic: Đó là fructo-oligosaccharides (FOS) từ dạng inulin và galacto-oligosaccharide (GOS). Đối với những oligosaccharide còn lại, dữ liệu phục vụ việc đưa ra kết luận là chưa đầy đủ (6).

 

Các sản phẩm của quá trình lên men oligosaccharide:

Trong ruột già, quá trình bẻ gẫy và phân nhỏ các phân tử prebiotic bởi các enzym, như enzym ß-fructosidase và ß-galactosidase (quá trình lên men), quyết định việc tạo ra các sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men, như axit lactic, các axit béo chuỗi ngắn (SCFA), acetate, propionate và butyrate. Những chất này có tác dụng làm giảm độ pH trong thành ruột, qua đó trực tiếp kiềm chế sự gia tăng về số lượng cũng như hoạt động của các vi khuẩn có hại, góp phần vào việc kích thích sự phát triển của vi khuẩn Bifidobacteria. Loại vi khuẩn này sẽ hoạt động cạnh tranh về nguồn thức ăn và diện tích sinh sống (bám dính trên thành ruột già) với những loại vi khuẩn gây bệnh khác, qua đó kìm hãm sự phát triển của những vi khuẩn có hại.

 

Các nhân tố quyết định hoạt tính của oligosaccharide:

Có một số nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tất cả những tác động của oligosaccharide trong ruột, cụ thể như:

+ Bản chất của chính oligosaccharide

+ Liều lượng oligosaccharide đang hiện diện

+ Thời gian oligosaccharide được tiêu thụ (qua quá trình lên men)

+ Khu vực chính diễn ra hoạt động lên men oligosaccharide (gần hoặc xa khu vực ruột già)

+ Thành phần cấu tạo của hệ vi khuẩn trong ruột lúc ban đầu.

 

Liều lượng khuyên dùng:

Cho đến nay vẫn chưa có một thông báo chính thức về liều lượng prebiotic chính xác cần bổ sung hằng ngày. Tuy nhiên, liều dùng từ 4-20g/ngày đã cho thấy tính hiệu quả ở đối tượng người trưởng thành. Roberfroid và những chuyên gia khác (7) đã đưa ra lời khuyên về liều dùng prebiotic, trong đó liều dùng tối thiểu là 4g/ngày của inulin hoặc FOS là cần thiết để có thể đẩy mạnh sự phát triển của hệ vi khuẩn bifidobacteria; tuy nhiên ở những liều dùng cao hơn (> 20g/ngày) có thể gây ra một số tác dụng phụ, như hiện tượng đầy hơi hay chướng bụng. Những tác dụng phụ này xuất hiện chủ yếu là do tác động của các chuỗi ngắn fructo-oligosaccharides (FOS). Bởi vậy, inulin ở cùng hàm lượng với FOS sẽ gây ra ít những tác dụng phụ hơn (8).

 

 

Oligosaccharide trong sữa mẹ:

 

Oligosaccharide là một trong những thành phần chính của sữa mẹ, trung bình bao gồm:

+ 10g oligosaccharide trung tính/ 1 lít sữa mẹ

+ 1g oligosaccharide mang tính axit/ 1 lít sữa mẹ (9)

 

Nồng độ của 2 chất này trong sữa mẹ thay đổi phụ thuộc vào những thời kỳ cho con bú khác nhau (các giai đoạn sau sinh), cao hơn trong sữa non (thường là tuần đầu sau sinh) và giảm dần vào các giai đoạn sau.

Thành phần oligosaccharide trong sữa mẹ rất phức tạp, trong đó khoa học mới chỉ khám phá ra khoảng hơn 100 loại chất có cấu trúc tương tự như oligosaccharide. Các oligosaccharide rất cần thiết trong vai trò thúc đẩy sự phát triển của hệ vi khuẩn có lợi bifidobacteria và tạo ra tính đề kháng bệnh tật của sữa mẹ.

 

Sữa mẹ và hệ vi khuẩn đường ruột:

Việc cho trẻ ăn bằng sữa mẹ hay thực phẩm công thức trong giai đoạn sơ sinh có thể có những tác động khác nhau lên sự phát triển của hệ vi khuẩn trong thành ruột. Hệ vi khuẩn đường ruột gần như không tồn tại ở thời điểm trẻ mới chào đời, và gia tăng về số lượng trong các giai đoạn sau sinh. Hệ vi khuẩn đường ruột trong trẻ sơ sinh thường giống với hệ vi khuẩn đường ruột trong cơ thể người mẹ. Một nghiên cứu về hệ vi khuẩn đường ruột liên quan đến hình thức cho ăn ở trẻ sơ sinh đã cho thấy, hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ dùng sữa mẹ có 2 loại vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli phát triển và chiếm ưu thế; trong khi ở trẻ dùng nguồn dinh dưỡng công thức bổ sung, các loại vi khuẩn phát triển chiếm ưu thế lại là những vi khuẩn bất lợi cho hệ tiêu hóa như Enterobacteria và các vi khuẩn gram âm (10). Hiện tượng phát triển chiếm ưu thế của vi khuẩn bifidobacteria trong đường ruột trẻ dùng sữa mẹ được coi là góp phần vào tác dụng giảm thiểu các nguy cơ nhiễm khuẩn cho cơ thể. Các oligosaccharide có thể tham gia vào quá trình chống nhiễm khuẩn theo 2 cách sau:

 

+ Trực tiếp: Hoạt động tương tự như một đơn vị bám dính cho các vi khuẩn gây hại, tức là như một cái bẫy lôi kéo các vi khuẩn có hại tạo liên kết, qua đó kiềm chế sự phát triển của hệ các vi khuẩn này do chúng không sống cộng sinh lên thành ruột nữa. Bên cạnh đó, các oligosaccharide còn tương tác với các tế bào miễn dịch.

 

+  Gián tiếp: Thúc đẩy mối quan hệ hội sinh (2 bên cùng có lợi) giữa các vi khuẩn có lợi, giúp hệ vi khuẩn này phát triển, đồng thời qua đó ức chế sự phát triển (về mặt dinh dưỡng và đất sống) của những vi khuẩn có hại (11-12).

 

 

Các kiểm nghiệm y khoa ở trẻ sơ sinh:

 

Do tính đa dạng và phức tạp về thành phần và cấu trúc của hệ oligosaccharide trong sữa mẹ, việc tái tạo chính xác công thức oligosaccharide trong sữa mẹ cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được. Tuy nhiên, các khoa học gia vẫn luôn nỗ lực nhằm tái tạo lại các hoạt tính của hệ oligosaccharide trong sữa mẹ rồi đưa và những sản phẩm dinh dưỡng dành cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ (11). Cho đến nay mới chỉ tồn tại một vài kiểm nghiệm y khoa đáng lưu ý nhằm đưa ra  đánh giá về các chất mang bản chất prebiotic ở các sản phẩm dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ.

 

Hỗn hợp GOS và FOS với tỉ lệ 90/10 cho tác dụng hiệu quả:

Một nghiên cứu đã được tiến hành bởi Moro và các cộng sự (14), trong đó galacto-oligosaccharides (GOS – dẫn xuất từ lactose) và fructo-oligosaccharides (FOS – dẫn xuất từ chicory) dạng chuỗi dài được sử dụng  chung dạng hỗn hợp. Sau 28 ngày bổ sung hỗn hợp GOS/FOS ở nồng độ 0,4g/100ml hay 0,8g/100ml cho trẻ nhỏ, kết quả cho thấy có sự phụ thuộc của tác động kích thích sự phát triển của hệ vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli ở đường ruột vào liều lượng bổ sung hỗn hợp GOS và FOS nói trên.Ngoài ra, hỗn hợp này còn giúp trẻ đi ngoài đều đặn, giảm táo bón, các kết quả tiến gần hơn đến hiệu quả của việc dùng sữa mẹ.

Một nghiên cứu khác của Bohem và các cộng sự (15) trên trẻ sơ sinh sử dụng hỗn hợp 90% GOS và 10% FOS (tỉ lệ gần giống trong sữa mẹ) đã cho thấy, đây có thể được sử dụng như một công thức dinh dưỡng tiêu chuẩn dành cho trẻ sơ sinh. Việc bổ sung bằng hỗn hợp của oligosaccharide nêu trên dẫn tới hoạt động mạnh mẽ của hệ vi khuẩn bifidobacteria, đồng thời tăng tần suất đi ngoài cho trẻ, phân trẻ mềm hơn, giảm táo bón. Thêm vào đó, tỉ lệ Canxi/Phốt pho hiện diện trong nước tiểu tương tự như tỉ lệ ở trẻ dùng sữa mẹ, đồng nghĩa với việc khả năng hấp thu canxi cũng chịu tác động bởi prebiotic.

 

Một nghiên cứu trên trẻ nhỏ đã đánh giá hiệu quả về dinh dưỡng và khả năng thúc đẩy hệ vi khuẩn có lợi bifidobacteria của một công thức dinh dưỡng mới dành cho trẻ sơ sinh, bao gồm các protein hòa tan (whey protein) đã bị thủy phân, các chất béo đã được thay đổi cấu trúc với thành phần beta-palmitate được gia tăng, những prebiotic với tinh bột (16). Theo các kết quả thu được, công thức dinh dưỡng mới này có tác dụng tích cực trong việc tăng cường sự sinh trưởng, phát triển và khả năng thích nghi của hệ vi khuẩn bifidobacteria. Một nghiên cứu đầy triển vọng mới đây cũng đưa ra kết luận rằng, những trẻ sơ sinh dùng sản phẩm dinh dưỡng công thức với  những triệu chứng "phụ" trong đường ruột (ví dụ như đau bụng, nôn trớ và táo bón) được cải thiện tình trạng trong vòng 2 tuần sau khi sử dụng công thức dinh dưỡng bao gồm GOS và FOS nêu trên. Tuy vậy, điều này vẫn cần được kiểm chứng kĩ hơn qua các “kiểm nghiệm mang tính ngẫu nhiên” (RCT) (17).

 

Theo thông tin chưa được chính thức công bố từ những thử nghiệm y khoa khác, tác động tăng cường hệ vi khuẩn bifidobacteria của những công thức được làm giàu thành phần prebiotic hay các loại thức ăn dặm khác được đánh giá thông qua thành phần prebiotic oligalacto-oligosaccharidesaccharide đã được bổ sung (18-21). Theo đó, các triệu chứng bệnh đã giảm thiểu khi các prebiotic được bổ sung. Theo một số thông tin khác, hàm lượng 2 chất GOS và FOS xác định được trong phân trẻ được bổ sung GOS và FOS (qua thực phẩm dinh dưỡng) tương tự như hàm lượng GOS và FOS trong phân trẻ dùng sữa mẹ (22). Thêm vào đó, cấu trúc của các axit béo chuỗi ngắn trong phân của 2 nhóm đối tượng trẻ sơ này cũng tương đồng. Nhóm trẻ được nuôi bằng công thức dinh dưỡng không bổ sung GOS và FOS cho kết quả khác hẳn (23).

 

 

Tính an toàn cho sức khỏe của GOS và FOS:

 

Mặc dù tính an toàn ngắn hạn và các tác động lên tổng số vi khuẩn bifidobacteria trong phân đã được công bố với tần suất cao, hiện vẫn chưa có thông tin đưa ra về lợi ích cũng như tính an toàn về lâu dài. Tác động giúp phân được mềm hơn có thể có lợi ở đối tượng trẻ bị táo bón, nhưng không ai dám chắc rằng, hiện tượng này không vô tình làm gia tăng sự mất nước ở trẻ. Nguy cơ này có thể xảy ra ở trẻ sơ sinh do chúng có cơ quan thận chưa hoàn thiện và khả năng cô đặc nước tiểu kém, cụ thể như nếu sự cân bằng nước trong những tháng đầu tiên của trẻ bị phá vỡ bởi sốt, các vấn đề về đường hô hấp, tiêu chảy do nhiễm khuẩn, nồng độ các chất hòa tan tải qua thận lớn, hay việc cơ thể trẻ sơ sinh không hấp thu lượng chất lỏng thích hợp. Những quan ngại này dường như đang đánh giá quá mức những thông tin thu được qua các thí nghiệm ở động vật trong môi trường phi sinh lý. Rất nhiều trẻ em trên toàn Châu Âu đã và đang được sử dụng các sản phẩm có bổ sung GOS và FOS và hiện vẫn chưa thấy có bất kỳ khiếu nại nào của khách hàng về các tác dụng phụ.

 

 

Prebiotic đối với người trưởng thành:

 

Các hiểu biết về những tác động trên phương diện y học của prebiotic oligosaccharide đối với người trưởng thành hiện vẫn rất hạn chế. Việc tiêu thụ fructo-oligosaccharide (FOS) trong các đối tượng này, cũng như ở trẻ sơ sinh, có liên hệ tới sự gia tăng về số lượng của hệ vi khuẩn bifidobacteria trong phân và các tác động nhuận tràng, rất hữu dụng trong công tác điều trị bệnh táo bón. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên người trưởng thành cũng chỉ ra rằng, do hiệu ứng thẩm thấu của quá trình lên men trong lòng ruột, FOS trong thực phẩm có thể dẫn tới những tác dụng phụ như đầy hơi, ợ chua, đau bụng, tiêu chảy (đặc biệt là sau khi tiêu thụ một liều lượng lớn mỗi ngày), và trào ngược thực quản (24).

 

 

Kết luận:

 

Nhằm củng cố các công thức dinh dưỡng cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, prebiotic oligosaccharide tỏ ra là thành phần dinh dưỡng có tiềm năng rất lớn đối với các nhà đầu tư. Một hỗn hợp dinh dưỡng bổ sung với các tác động lên hệ vi sinh đường ruột gần giống với sữa mẹ đang được kiểm nghiệm về mặt y học. Những nghiên cứu trong tương lai nên mở rộng về khía cạnh các  tác động trung hạn và dài hạn. Tuy nhiên, bên cạnh những tiến bộ quan trọng gần đây, các thông tin có được vẫn chưa mang tính kết luận về tác động tổng thể của prebiotic. Theo lời khuyên của các chuyên gia, một chất chỉ được gọi là prebiotic sau khi các tác động (theo bản chất prebiotic) của nó được chứng tỏ một cách thích hợp.

 

 

Tài liệu tham khảo:

1. Gibson GR, Roberfroid M. Dietary modulation of the human colonic microflora: introducing the concept of prebiotics. J Nutr 1995; 125:1401-1412.
2. Roberfroid MB. Functional food concept and its application to prebiotics. Dig Liver Dis 2002; 43:S105-S110. 
3. Priebe M 2002, Vonk R, Sun X et al. The physiology of colonic metabolism: possibilities for intervention with pre- and probiotics. Eur J Nutr 2002; 41 (Suppl 1):2-10. 
4. Gibson GR . Prebiotics : new developments in functional foods. Chandos Publishing 2000.
5. Van Loo JA. Prebiotics promote good health: the basis, the potential and the emerging evidence. J Clin Gastroenterol 2004; 38 (6 suppl):70-75.
6. Roberfroid M. Prebiotics: the concept revised. Proceedings Int. Congress "The Dairy ®evolution - 100 years of change, Bruges 7.-12.09.2003, pp355-363.
7. Roberfroid MB. The bifidogenic nature of chicory inulin and its hydrolysis products. J Nutr 1998; 128:11-19.
8. Boehm G, Fanaro S, Jelinek J, et al: Prebiotic concept for infant nutrition. Acta Paediatrica 2003 (suppl. 441):64-76.
9. Boehm G, Stahl B. Oligosaccharides. In: Mattila-Sandholm T (ed): Functional Dairy products. Woodhead Publ Cambridge, 2003; pp 203 - 243.
10. Harmsen HJM, Wildeboer-Veloo ACM, Raangs GC et al. Analysis of intestinal flora development in breast-fed formula-fed infants by using molecular identification and detection methods. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000; 30:62-67. 
11. Vandenplas Y. Oligosaccharides in infant formula. Br J Nutr 2002; 87 (suppl 2): s293-s296.
12. Boehm G, Stahl B. Oligosaccharides. In: Mattila-Sandholm T (ed): Functional Dairy products. Cambridge: Woodhead Publ; 2003, 203-243.
13. Erney RM, Malone WT, Skelding MB et al. Variability of human milk neutral oligosaccharides in a diverse population. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000; 30:131-133.
14. Moro G, Minoli I, Mosca M et al. Dosage-related bifidogenic effects of galacto- and fructo-oligosaccharides in formula-fed term infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2002; 34:291-295.
15. Bohem G, Lidestri M, Casetta P et al. Supplementation of a bovine milk formula with an oligosaccharide mixture increases counts of faecal bifidobacteria in preterm infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2002; 86:F178-F181.
16. Schmelzle H, Wirth S, Skopnik H, Radke M, Knol J, Böckler HM, Bronstrup A, Wells JCK, Fusch C. Randomised double-blind study of the nutritional efficacy and bifidogenicity of a new infant formula containing partly hydrolysed protein, a high b-palmitic acid level and non-digestible oligalacto-oligosaccharidesaccharides. J Pediatr Gastroeneterol Nutr 2003; 36: 343-351.
17. Savino F, Cresci F, Maccario S, et al. "Minor" feeding problems during the first months of life: effects of a partially hydrolysed milk formula containing fructo- and galacto-oligalacto-oligosaccharidesaccharides. Acta Paediatr 2003; (suppl.) 441:86-90.
18. Knol J, Steenbakkers J, van der Linde E, et al. Bifidobacterial species that are present in breast fed infants are stimulated in formula fed infants by changing to a formula containing prebiotics. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2002; 34:477.
19. Knol J, Van der Linde EGM, Wells JCK, Böckler HM. An infant formula containing prebiotics changes the intestinal microflora of term infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003; 36:566.
20. Boehm G, Lidestri M, Casetta P, et al. Effect of increasing number of intestinal Bifidobacteria on the presence of clinically relevant pathogens. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003; 36:578.
21. Scholtens P, Alles M, Linde, van der E, Knol J. Introduction of solid weaning foods with added prebiotic oligalacto-oligosaccharidesaccharides affects the composition of the intestinal microflora. J Pediatr      Gastroenterol Nutr 2003; 36:566.
22. Stahl B, Moro G, Jelinek J, Boehm G, Coppa GV. Dietary prebiotic oligalacto-oligosaccharidesacchrides are detectable in faeces of formula fed infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2004;30:484.
23. Boehm G, Jelinek J, Stahl B, et al. Prebiotics in infant formulas. J Clin Gastroenterol 2004;38:S76-79. 
24. Marteau P, Seksik P. Tolerance of probiotics and prebiotics. J Clin Gastroenterol 2004 Jun; 38(6 Suppl):S67-69.