Hệ vi khuẩn đường tiêu hóa gồm nhiều chủng vi khuẩn khác nhau, giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì chức năng sinh lý, chuyển hóa và miễn dịch bình thường. Sự mất cân bằng hệ vi khuẩn này có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe và thúc đẩy sự phát triển bệnh. Probiotics và thực phẩm lên men giúp bổ sung vi khuẩn có lợi, hỗ trợ hệ tiêu hóa và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tim mạch, béo phì, tiểu đường tuýp 2 và ung thư.

Hệ vi khuẩn đường tiêu hóa bao gồm một số chủng vi khuẩn với sự kết hợp khác nhau ở cả người khỏe mạnh và người bệnh. Để ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh và thực hiện các chức năng sinh lý và chuyển hóa bình thường với khả năng miễn dịch được cải thiện, cần duy trì sự cân bằng giữa vật chủ và hệ vi khuẩn đường tiêu hóa. Sự gián đoạn của hệ vi khuẩn đường ruột do nhiều yếu tố gây ra gây ra một số vấn đề sức khỏe, thúc đẩy sự tiến triển của bệnh. Probiotics và thực phẩm lên men đóng vai trò là chất mang vi khuẩn sống trong môi trường và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe tốt. Những thực phẩm này có tác động tích cực đến người tiêu dùng bằng cách thúc đẩy hệ vi khuẩn đường tiêu hóa. Nghiên cứu gần đây cho thấy hệ vi khuẩn đường ruột rất quan trọng trong việc giảm nguy cơ mắc nhiều bệnh mãn tính khác nhau, bao gồm bệnh tim, béo phì, bệnh viêm ruột, một số bệnh ung thư và bệnh tiểu đường tuýp 2.

Lên men từ lâu đã được sử dụng để bảo quản và tăng thời hạn sử dụng, hương vị, kết cấu và các đặc tính chức năng của thực phẩm. Con người đã sử dụng quá trình lên men trong hàng nghìn năm, chủ yếu để sản xuất rượu và bảo quản thực phẩm. Lên men phần lớn là một quá trình kỵ khí tạo ra năng lượng cho vi khuẩn hoặc tế bào trong khi chuyển đổi carbohydrate thành các phân tử khác. Các vi sinh vật có khả năng lên men bằng enzym bao gồm vi khuẩn và nấm men, cụ thể là vi khuẩn để lên men axit lactic và nấm men để lên men ethanol. Khi các vi khuẩn và nấm men này đáp ứng tiêu chí của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) là "vi sinh vật sống, khi được cung cấp theo tỷ lệ thích hợp, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ", chúng được gọi là "probiotic".

Thực phẩm được lên men bằng một trong hai kỹ thuật chính. Thực phẩm có thể lên men tự nhiên, được gọi là “lên men tự nhiên” hoặc “lên men tự phát”, xảy ra khi có vi sinh vật có trong thực phẩm thô hoặc môi trường chế biến tự nhiên. Ví dụ về các loại thực phẩm như vậy bao gồm kim chi, dưa cải bắp và các sản phẩm đậu nành lên men. Việc bổ sung các vi sinh vật, còn được gọi là “lên men phụ thuộc vào vi sinh vật”, vào thực phẩm, chẳng hạn như natto, kefir và kombucha, là kỹ thuật lên men thứ hai.

Nhiều nghiên cứu can thiệp của con người nhằm mục đích phân tích tác động của các sản phẩm thực phẩm lên men đối với hệ vi sinh vật đường ruột. Theo nghiên cứu siêu gen gần đây, thực phẩm lên men cung cấp các loài vi khuẩn có lợi cho sức khỏe liên quan đến các loài được tìm thấy trong ruột và có thể là nguồn đáng kể các chủng cộng sinh. Các vi sinh vật tạm thời liên quan đến thực phẩm lên men có thể kết hợp với hệ vi sinh vật đường ruột trong ruột và tạo ra các hợp chất có đặc tính điều hòa miễn dịch và chống viêm. Nhiều nghiên cứu khác nhau cho thấy rằng việc tiêu thụ thực phẩm lên men có thể bảo vệ chống lại các bệnh do miễn dịch và chuyển hóa. Tuy nhiên, để chứng minh được lợi ích cho sức khỏe, thực phẩm lên men phải có các vi sinh vật có lợi cho sức khỏe trong khoảng 10 8 –10 12 CFU.

Thực phẩm lên men có liên quan đến một số lợi ích chống lại các bệnh không lây nhiễm như tiểu đường, chán ăn liên quan đến tâm lý, kiểm soát cân nặng, bệnh tim mạch, hội chứng ruột kích thích và ung thư. Trong quá trình lên men, một số vitamin nhóm B, chẳng hạn như folate, riboflavin và vitamin B12, được sản xuất từ ​​nhiều tiền chất không phải vitamin. Do đó, trong hướng dẫn chế độ ăn uống của Ấn Độ khuyến khích mọi người, đặc biệt là phụ nữ mang thai, tiêu thụ thực phẩm lên men. Sữa chua hiện được khuyến nghị là một phần của hướng dẫn chế độ ăn uống của nhiều quốc gia, bao gồm Nhật Bản, Brazil, Ấn Độ, Úc và Canada. Thực phẩm lên men là hệ thống vận chuyển tuyệt vời các vi sinh vật đến đường tiêu hóa của con người. Các vi khuẩn liên quan đến quá trình lên men có thể thay đổi chức năng hoặc thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột trong đường tiêu hóa. Tuy nhiên, mức độ của những thay đổi này và vai trò quan trọng của chúng đối với sức khỏe vẫn còn gây tranh cãi. Do đó, vẫn cần phải xác định mối quan hệ giữa thực phẩm lên men, thành phần hệ vi khuẩn đường ruột thay đổi và sức khỏe của vật chủ.

Tác động của sự tương tác giữa hệ vi khuẩn đường ruột với thực phẩm chức năng

Cộng đồng vi khuẩn lớn nhất trong cơ thể con người được tìm thấy trong đường tiêu hóa. Cộng đồng này, sống trong ruột non và ruột già, được cho là có hơn 100 nghìn tỷ tế bào vi khuẩn, tương tự như số lượng tế bào trong cơ thể con người. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng hệ vi khuẩn đường ruột đóng vai trò quan trọng trong một số quá trình bệnh lý/ sinh lý, chẳng hạn như quá trình chuyển hóa các hóa chất dược phẩm và chế độ ăn uống cụ thể, quá trình thiết lập khả năng miễn dịch của vật chủ, tình trạng viêm trong ruột và sự khởi phát của ung thư ruột kết. 

Trong đường ruột, hệ vi khuẩn đường ruột cùng tồn tại với vật chủ theo cách có lợi cho cả hai bên, hỗ trợ vật chủ thực hiện một loạt các chức năng sinh hóa và sinh lý bằng cách tham gia vào nhiều quá trình trao đổi chất phức tạp cũng như sự phát triển và điều hòa của hệ thống miễn dịch. Thành phần và chức năng của hệ vi khuẩn đường ruột chịu ảnh hưởng đáng kể bởi dinh dưỡng, trong số các yếu tố tiềm ẩn khác. Sự tiếp xúc của vật chủ với các thành phần thực phẩm có hoạt tính sinh học và các tác động có thể có của chúng đối với sức khỏe có thể thay đổi bởi hoạt động trao đổi chất của hệ vi khuẩn đường ruột. Ngoài ra, một số thành phần thực phẩm có đặc tính chức năng ảnh hưởng đến thành phần và sự phát triển của hệ vi khuẩn đường ruột cũng như hoạt động trao đổi chất của nó. Hai loại "thực phẩm chức năng" đó là prebiotic và probiotic. Prebiotic về cơ bản là thực phẩm không tiêu hóa được, nhưng thông qua tương tác của chúng với các vi khuẩn trong ruột, chúng được chuyển hóa với sự điều chỉnh về hoạt động và thành phần của chúng. Prebiotic tạo ra các tác dụng sinh lý có lợi cho vật chủ do kết quả của tương tác này. Probiotics tương tác với hệ vi khuẩn đường ruột theo cách tương tự như prebiotic. Điều này có thể xảy ra bằng cách sản xuất bacteriocin, hoặc “kháng sinh” nội tại, và chất kháng độc tố, cạnh tranh với các tác nhân gây bệnh để bám dính, tạo ra môi trường có tính axit hơn và thù địch với vi khuẩn gây viêm và đồng thời thúc đẩy sự phát triển của các loài có lợi như lactobacilli và bifidobacteria.

Vai trò của các loài vi khuẩn và nấm khác nhau trong quá trình lên men thực phẩm ăn được

Độ axit, hương vị và kết cấu của thực phẩm lên men, cũng như những lợi ích sức khỏe vượt xa dinh dưỡng cơ bản, đều phụ thuộc vào vi sinh vật đường ruột. Vi khuẩn có thể có trong thực phẩm như một phần của hệ vi sinh vật tự nhiên hoặc là kết quả của việc chúng được cố ý đưa vào như các vi khuẩn khởi đầu trong quá trình lên men thực phẩm công nghiệp. 

Trong quá trình lên men, vi khuẩn làm thay đổi các thành phần hóa học của nguyên liệu thô từ nguồn thực vật và động vật, tăng cường hàm lượng dinh dưỡng của hàng hóa, tăng cường hương vị và kết cấu của chúng, kéo dài thời hạn sử dụng và tăng cường chúng bằng các chất hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe. 

Vi khuẩn: Thực phẩm đã trải qua quá trình lên men tự nhiên cũng như thực phẩm đã được lên men bằng cách sử dụng các vi khuẩn khởi động đều có vi khuẩn là vi sinh vật chiếm ưu thế. Vi khuẩn axit lactic (LAB) thường được sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất các sản phẩm lên men có tính axit so với các loại vi khuẩn khác. LAB tạo ra axit lactic và các hợp chất kháng khuẩn khác ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại và làm giảm lượng đường trong sản phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm. Nhiều chủng LAB cũng được phát hiện có tác dụng làm giảm nguy cơ tiêu chảy cấp. Nghiên cứu này được thực hiện bởi Rashmi và Sharmila trong đó bacteriocin do vi khuẩn không phải axit lactic từ các loại đậu và sữa bò tạo ra cho thấy hiệu quả chống lại E.coli , một loại vi khuẩn Gram âm, hình que, dạng coli, kỵ khí tùy ý, gây ra các vấn đề sức khỏe ở người. Các vi khuẩn được phân lập từ chế phẩm sinh học cho thấy khả năng sản xuất đáng kể các chất kháng khuẩn có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hỏng thực phẩm.
 
Nấm không phải nấm men: Actinomucor, Amylomyces, Aspergillus, Candida, Cladosporium, Penicillium, Pichia, Rhodotorula, Rhodosporidium, Saccharomyces và các loại khác là ví dụ về các chi nấm khác nhau. 

Nấm men: Trong quá trình lên men thực phẩm, nấm men có lợi nhưng lại có tác động bất lợi, giống như vi khuẩn và các loại nấm khác. Trong khi một số loại nấm men, chẳng hạn như Candida, được sử dụng để sản xuất protein đơn bào, thì một số loại khác, chẳng hạn như Pichia, được cho là khiến thực phẩm bị phân hủy. Chi nấm men Saccharomyces, đặc biệt là S. cerevisiae, được sử dụng trong quá trình lên men bánh mì và rượu để sản xuất rượu, là tốt nhất để sản xuất quá trình lên men thực phẩm có thể chấp nhận được. Trong quá trình tạo ra rượu vang, Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus thường được sử dụng. Một số loại nấm men, bao gồm Rhodotorula và Cryptococcus, có khả năng sản xuất sắc tố để sử dụng làm màu.

Hệ vi khuẩn đường ruột của con người đã thu hút nhiều sự quan tâm trong những năm gần đây do nhiều phát hiện nghiên cứu cho thấy hệ vi khuẩn này ảnh hưởng đến cả sức khỏe tinh thần và thể chất và sự gián đoạn hệ vi khuẩn đường ruột có liên quan đến một số bệnh chuyển hóa. Chỉ một số ít nghiên cứu đặc biệt xem xét cách tiêu thụ thực phẩm lên men ảnh hưởng đến hệ vi khuẩn đường ruột. Thực phẩm lên men có chứa vi khuẩn axit lactic, chẳng hạn như sữa chua và các sản phẩm từ sữa nuôi cấy, cải thiện sức khỏe đường ruột và thậm chí chữa khỏi hoặc ngăn ngừa một số rối loạn. Thường xuyên uống sữa lên men hoặc sữa chua giúp tăng sinh các vi khuẩn có lợi bên trong ruột. Tiêu thụ thực phẩm lên men dẫn đến sự gia tăng đáng kể các vi khuẩn có lợi, đặc biệt là Bifidobacteria và Lactobacilli. Nhiều lợi ích sức khỏe cho người tiêu dùng có liên quan đến sự thay đổi này trong hệ sinh thái đường ruột.

BS. Nguyễn Yến (Thọ Xuân Đường)