Men vi sinh (Lợi khuẩn) đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ tiêu hóa và tăng cường sức khỏe miễn dịch. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế không phải lúc nào cũng rõ rệt. Nguyên nhân phần lớn là do lợi khuẩn không thể sống sót qua quá trình sản xuất, bảo quản hoặc đi qua hệ tiêu hóa. Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều phương pháp bảo vệ lợi khuẩn, trong đó nổi bật là công nghệ bao kép Cryoprotectant – được phát triển bởi Chr.Hansen Đan Mạch, mang đến bước tiến đột phá trong việc nâng cao độ bền và hiệu quả sinh học của lợi khuẩn
1. Tại sao lợi khuẩn cần được “bao kép” bảo vệ?
Lợi khuẩn là các vi sinh vật sống rất nhạy cảm với môi trường. Trong suốt quy trình sản xuất men vi sinh, đặc biệt là giai đoạn sấy đông khô, vốn được sử dụng để kéo dài thời hạn sử dụng và ổn định chế phẩm, lợi khuẩn phải chịu nhiều tác động có thể làm biến tính protetin, gây mất nước, phá cấu trúc, tổn thương màng tế bào,…Sau đó, trong suốt quá trình bảo quản, chúng tiếp tục đối mặt với các yếu tố bất lợi như độ ẩm, ánh sáng, oxy và nhiệt độ môi trường. Ngay cả khi sản phẩm đến được tay người dùng, qua đường uống, chúng sẽ tiếp xúc với acid dạ dày có độ pH rất thấp và muối mật ở ruột non. Đây đều là những tác nhân gây tiêu diệt phần lớn lợi khuẩn. Nếu không có phương pháp bảo vệ thích hợp, tỷ lệ sống sót của lợi khuẩn sẽ rất thấp, khiến hiệu quả sinh học gần như không đáng kể.
Đây là biểu đồ thể hiện sự phân bố lợi khuẩn tự nhiên trong ruột, chỉ có 0,01% lợi khuẩn tồn tại được tại pH dạ dày.
Một số chế phẩm sử dụng lợi khuẩn dạng bào tử Bacillus với khả năng “ngủ đông”, sống sót qua môi trường acid khắc nghiệt. Tuy nhiên, đây không phải là nhóm vi sinh vật phổ biến thường trú trong ruột người. Chúng cần thời gian kích hoạt khi đến ruột và không được khuyến khích sử dụng trong thời gian dài. Do đó, để mang lại hiệu quả và an toàn thực sự, đặc biệt cho nhóm trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, cần sử dụng lợi khuẩn bản địa thiết yếu kết hợp với một công nghệ bảo vệ đủ mạnh, giúp chúng sống sót từ khâu sản xuất, bảo quản đến khi phát huy tác dụng trong cơ thể.
2. Công nghệ Cryoprotectant – Bao kép 2 lớp đảm bảo lợi khuẩn sống, gắn đích
Chr.Hansen – “ông lớn” trong ngành vi sinh với hơn 150 kinh nghiệm thấu hiểu sâu sắc những thách thức trong việc sản xuất lợi khuẩn. Bằng nền tảng khoa học vững chắc, đội ngũ nghiên cứu hàng đầu và hệ thống thiết bị hiện đại, Chr.Hansen đã phát triển thành công công nghệ bao kép Cryoprotectant. Đây là giải pháp giúp lợi khuẩn bền vững qua môi trường acid khắc nghiệt, đảm bảo đến đúng đích và phát huy tối đa tác dụng.
Công nghệ bao kép Cryoprotectant là sự kết hợp giữa hai lớp bảo vệ độc lập nhưng bổ trợ lẫn nhau. Lớp thứ nhất sử dụng chất bảo quản lạnh (cryoprotectant) hoạt động trong giai đoạn sản xuất, đặc biệt là trước và trong quá trình sấy đông khô. Lớp thứ hai là vi nang sinh học (microencapsulation), đảm nhiệm vai trò bảo vệ lợi khuẩn trong suốt quá trình lưu hành sản phẩm và khi đi qua hệ tiêu hóa.
2.1. Chất bảo quản lạnh
Chất bảo quản lạnh là nhóm hợp chất được sử dụng để bảo vệ lợi khuẩn trong giai đoạn đóng băng – sấy đông khô (mục đích để tách nước nhằm tăng sự ổn định của lợi khuẩn).
Ý tưởng về các chất này ra đời từ đầu thập niên 90, khi các nhà khoa học biết đến khả năng chịu lạnh ở côn trùng. Khi nhiệt độ tới điểm đông, chất lỏng chuyển sang trạng thái rắn, nước kết tinh thành các tinh thể rắn. Những tinh thể góc cạnh này sẽ gây tổn thương đến màng tế bào và các bào quan, kích hoạt chu trình chết của tế bào. Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra rằng, nhờ vào các polyols có trong cơ thể côn trùng giúp chúng có thể sống sót qua mùa đông băng giá. Ứng dụng nguyên tắc này, các chất bải quản lạnh phát triển mạnh trong ngành y học, thực phẩm cũng như công nghiệp vi sinh.
Cơ chế hoạt động của chất bảo quản lạnh là những chất lỏng đóng băng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nước, ngăn sự hình thành tinh thể băng gây tổn hại màng tế bào. Đồng thời, chúng tạo ra một khối đặc trong suốt như thủy tinh giúp ổn định cấu trúc tế bào trong điều kiện lạnh.
Chr.Hansen đã thực hiện nhiều nghiên cứu công thức cryoprotectant độc quyền. Một số bằng sáng chế tiêu biểu bao gồm:
2.2. Công nghệ vi nang
Sau khi được sấy khô với sự hỗ trợ của cryoprotectant, lợi khuẩn cần thêm một lớp bảo vệ để tồn tại trong suốt thời gian bảo quản và sử dụng. Đây là lúc công nghệ vi nang sinh học (microencapsulation) phát huy vai trò của mình.
Vi nang là lớp màng sinh học bao quanh từng tế bào lợi khuẩn, thường được cấu tạo từ polymer tự nhiên như alginate, whey protein, gelatin, gum arabic, pectin hoặc tinh bột. Lớp bao này tạo ra cấu trúc vi cầu tinh thể lỏng đa lớp – là hàng rào vật lý và hóa học ngăn cản các tác nhân bất lợi như oxy, ánh sáng, ẩm độ và acid. Đặc biệt, vi nang được thiết kế để phân hủy có kiểm soát, nghĩa là chỉ vỡ ra tại vị trí sinh lý mong muốn tại ruột – nơi mà lợi khuẩn cần phát huy tác dụng.
Các kỹ thuật tạo vi nang phổ biến bao gồm sấy phun, đùn kết hợp gel lạnh và hệ thống kim đôi, có thể kiểm soát kích thước và độ dày của lớp bao. Chr.Hansen được cấp bằng sáng chế riêng cho công nghệ vi nang US20180084805A1, mô tả quy trình tạo vi nang chứa chủng Bifidobacterium B-12 bằng cách phối hợp alginate, protein sữa và các chất phụ trợ khác để đảm bảo độ ổn định cao.
Sự phối hợp của hai lớp bảo vệ này tạo nên lớp bao kép vững chắc, giúp tăng tỷ lệ sống sót và gắn đích của lợi khuẩn lên mức tối ưu.
3. Imiale – Ứng dụng công nghệ bao kép tiên tiến từ Chr.Hansen
Imiale là sản phẩm men vi sinh nhỏ giọt dành cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, được phát triển bởi Chr.Hansen. Không chỉ được bào chế với công nghệ Cryoprotectant, sản phẩm còn sở hữu chủng lợi khuẩn chủ lực đường tiêu hóa trẻ Bifidobacterium BB-12. Đây là lợi khuẩn Bifidobacterium được đánh giá tốt nhất về khả năng chống chịu với acid dạ dày và bám dính vào niêm mạc ruột.
Chính vì lý do đó, lợi khuẩn trong Imiale sống, gắn đích lên tới 90% mang lại hiệu quả cao trong hỗ trợ tiêu hóa và tăng cường đề kháng. Lợi khuẩn Bifidobacterium BB-12 đã được chứng minh qua hơn 300 tài liệu khoa học, hơn 200 nghiên cứu lâm sàng:
- Cải thiện táo bón, làm mềm phân2
- Giảm 77% tỷ lệ mắc tiêu chảy ở trẻ 3, bao gồm tiêu chảy do sử dụng kháng sinh4
- Giảm hơn 2 lần nguy cơ mắc viêm ruột hoại tử ở trẻ5
- Giảm co thắt đường ruột, giảm 50% thời gian khóc trong Khóc dạ đề6
- Giảm 31% tỷ lệ mắc nhiễm trùng hô hấp7
- Tăng 65% nồng độ kháng thể IgG8
Công nghệ bao kép Cryoprotectant thực sự là một bước tiến vượt bậc trong ngành vi sinh, giúp nâng cao tối đa hiệu quả của lợi khuẩn. Với công nghệ này, lợi khuẩn không còn chỉ là “ý tưởng tốt” trên lý thuyết, mà thực sự có thể sống, đến đích và phát huy tác dụng trong chăm sóc sức khỏe con người.
Tài liệu tham khảo:
(1) Bằng sáng chế Chr.Hansen
- US10093894B2 – Process for freeze-drying microorganisms with improved survival
https://patents.google.com/patent/US10093894B2/en -
WO2014029783A1 – Composition comprising a microorganism and a combination of protective agents
https://patents.google.com/patent/WO2014029783A1/en -
US9289003B2 – Use of nucleic-acid biosynthesis compounds as cryoprotective agents
https://patents.google.com/patent/US9289003B2/en -
EP2649175B1 – Starter culture compositions
https://patents.google.com/patent/EP2649175B1/en -
WO2005/080548A1 – Frozen pellets comprising microorganisms
https://patents.google.com/patent/WO2005080548A1/en -
US20180084805A1 – Encapsulated microorganisms
https://patents.google.com/patent/US20180084805A1/en
(2) Eskesen, D. et al. (2015), ‘Effect of the probiotic strain Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12® on defecation frequency in healthy subjects with low defecation frequency and abnormal discomfort: a randomised, double-blind, placebo-controlled, parallel-group trial’, British Journal of Nutrition, Nov 28: 114(10) :1638–1646
(3) Saavedra J.M., et al. Feeding of Bifidobacterium bifidum and Streptococcus thermophilus to infants in hospital for prevention of diarrhoea and shedding of rotavirus. Lancet. 1994;344:1046–1049.
(4) Chatterjee S., et al. 2013 Randomised placebo-controlled double blind multicentric trial on efficacy and safety of Lactobacillus acidophilus LA-5 and Bifidobacterium BB-12 for prevention of antibiotic-associated diarrhoea. The Journal of the Association of Physicians of India, 2013. 61(10): p. 708-12.
(5) Bin-Nun, Alona, et al. “Oral probiotics prevent necrotizing enterocolitis in very low birth weight neonates.” The Journal of pediatrics 147.2 (2005): 192-196
(6) Nocerino R., et al. The therapeutic efficacy of Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12® in infant colic: A randomised, double blind, placebo-controlled trial. Alimentary pharmacology & therapeutics, 2020. 51(1): p. 110-120.
(7) Taipale T., et al,. Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 in reducing the risk of infections in infancy. The British journal of nutrition, 2011. 105(3): 409-16.
(8) Rizzardini G., et al. Evaluation of the immune benefits of two probiotic strains Bifidobacterium animalis ssp. lactis, BB-12® and Lactobacillus paracasei ssp. paracasei, L. casei 431® in an influenza vaccination model: A randomised, double-blind, placebo-controlled study. Br. J. Nutr. 2012;107:876–884.
