Prebiotics là chất xơ khó tiêu như nguồn thức ăn cho hàng nghìn tỷ vi khuẩn và nấm men có lợi sống trong đường ruột của con người và vật nuôi. Phần này sẽ phân tích khái niệm prebiotics, nhấn mạnh rằng đây không phải là một nhóm đồng nhất mà là một tập hợp các hợp chất với các chức năng riêng biệt. Prebiotic thúc đẩy sự phát triển và hoạt động của một số nhóm vi khuẩn có lợi như Bifidobacteria và Lactobacilli, đồng thời ức chế sự phát triển của vi khuẩn có hại.
1. Nguyên tắc cốt lõi và định nghĩa Prebiotics
Prebiotic hoạt động như một nguồn thức ăn cho các vi sinh vật trong ruột của bạn – và chúng cần phải vượt qua quá trình tiêu hóa và đi đến đại tràng của bạn. Ở đó, các vi sinh vật chuyển hóa và lên men prebiotic để tồn tại. Quá trình trao đổi chất và lên men này có lợi cho sức khỏe đường ruột của bạn vì nó tạo ra nhiều sản phẩm phụ khác giúp ích cho bạn theo một số cách.
Theo định nghĩa của Hiệp hội Khoa học Quốc tế về Probiotic và Prebiotic (ISAPP), prebiotic là “một chất nền được các vi sinh vật của vật chủ sử dụng một cách chọn lọc để mang lại lợi ích sức khỏe”. Các đặc tính chính bao gồm: (i) khả năng chống lại sự tiêu hóa của vật chủ (axit dạ dày, enzyme); (ii) được lên men bởi hệ vi sinh vật đường ruột; và (iii) kích thích một cách chọn lọc sự phát triển và/hoặc hoạt động của các vi khuẩn có lợi. Về cơ bản, chúng là “thực phẩm chức năng” cho hệ vi sinh vật.
2. Chức năng của các Prebiotic chính – hệ thống phân loại kép
Việc sử dụng thuật ngữ “prebiotic” một cách chung chung có thể gây hiểu lầm trong ứng dụng thực tế. Thực chất, có ít nhất hai nhóm prebiotic chức năng riêng biệt được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản với các cơ chế hoạt động chính hoàn toàn khác nhau: (1) Các chất nền lên men chọn lọc (FOS, GOS, Inulin) và (2) Các chất liên kết mầm bệnh/Kích hoạt miễn dịch (MOS, β-glucans).
Sự phân biệt này là cực kỳ quan trọng. Định nghĩa tiêu chuẩn của prebiotic tập trung vào việc chúng là một nguồn “thức ăn” chọn lọc. FOS, GOS và inulin hoàn toàn phù hợp với định nghĩa này, vì vai trò chính của chúng là được lên men bởi các vi khuẩn có lợi như Lactobacillus để tạo ra các axit béo chuỗi ngắn (SCFA).
Tuy nhiên, cơ chế chính của Mannan-oligosaccharides (MOS) lại là liên kết vật lý với các fimbriae (lông bám) của mầm bệnh, hoạt động như một thụ thể mồi nhử và ngăn chúng bám vào thành ruột. Nguồn còn khẳng định rõ ràng rằng MOS không phải là nguồn thức ăn trực tiếp cho vi khuẩn có lợi mà giúp chúng bằng cách loại bỏ đối thủ cạnh tranh.
Tương tự, chức năng chính của β-glucan là một chất kích thích miễn dịch mạnh mẽ, tương tác trực tiếp với các tế bào miễn dịch của vật chủ bằng cách bắt chước vách tế bào của mầm bệnh (một PAMP), qua đó “kích hoạt” hệ miễn dịch để có phản ứng nhanh hơn. Đây là một chức năng tín hiệu, không phải dinh dưỡng.
Việc gộp các hợp chất có chức năng khác biệt này dưới một thuật ngữ chung sẽ làm giảm độ chính xác khoa học và cản trở việc ứng dụng hiệu quả. Một người quản lý trang trại cần hiểu rõ sự khác biệt này để lựa chọn công cụ phù hợp: “Tôi cần nuôi dưỡng probiotic, hay tôi cần liên kết mầm bệnh và tăng cường miễn dịch?” Sự phân loại này cung cấp sự rõ ràng đó.
Nhóm 1: Các chất nền lên men chọn lọc
- Các loại: Fructo-oligosaccharides (FOS), Galacto-oligosaccharides (GOS), Inulin.
- Cơ chế: Chúng đi qua đường tiêu hóa trên của tôm mà không bị tiêu hóa và đến ruột sau, nơi chúng được lên men một cách chọn lọc bởi các vi khuẩn có lợi, đặc biệt là Lactobacillus và Bifidobacterium. Quá trình lên men này tạo ra các Axit béo chuỗi ngắn (SCFA) như butyrate, propionate và acetate.
- Tác động: Việc sản xuất SCFA làm giảm độ pH của ruột, tạo ra một môi trường không thuận lợi cho mầm bệnh. SCFA cũng đóng vai trò là nguồn năng lượng cho các tế bào ruột của tôm, giúp cải thiện sự toàn vẹn của đường ruột.
Nhóm 2: Các chất liên kết mầm bệnh và kích hoạt miễn dịch
- Các loại: Mannan-oligosaccharides (MOS) và β-glucans, cả hai thường được chiết xuất từ vách tế bào của nấm men Saccharomyces cerevisiae.
- Cơ chế của MOS: Các cấu trúc mannose trên MOS bắt chước các thụ thể mannose trên thành ruột của tôm. Các vi khuẩn gây bệnh có lectin đặc hiệu với mannose (như Vibrio, Salmonella, E. coli) sẽ bám vào MOS thay vì thành ruột và sau đó bị đào thải ra ngoài.
- Cơ chế của β-glucans: β-glucans được nhận diện là các Mẫu phân tử liên quan đến Mầm bệnh (PAMPs) bởi các Thụ thể Nhận dạng Mẫu (PRRs) của tôm. Sự liên kết này kích hoạt một chuỗi các phản ứng miễn dịch, “kích hoạt” hệ thống miễn dịch một cách hiệu quả và dẫn đến một phản ứng nhanh hơn, mạnh mẽ hơn khi gặp mầm bệnh thực sự. Điều này bao gồm việc tăng tổng số tế bào máu và hoạt động bùng nổ hô hấp.
Trên thị trường hiện nay, Nhà máy công nghệ sinh học VIAProtic – đơn vị tiên phong và duy nhất ở Việt Nam sản xuất đầy đủ các chủng men vi sinh với công nghệ tiên tiến từ Hoa Kỳ. VIAProtic đưa công nghệ hiện đại đạt chuẩn GMP-WHO ứng dụng trong hệ thống sản xuất bào tử lợi khuẩn và các chủng vi khuẩn Lactic, nấm men Saccharomyces dạng bao vi nang. VIAProtic là một trong số rất ít nhà máy sản xuất men vi sinh đạt tiêu chuẩn GMP-WHO tại Việt Nam, đảm bảo kiểm soát chặt chẽ các khâu từ nguyên liệu sản suất tới thành phẩm cuối cùng.
(BT: Như Ngọc)
