Fructo Oligosaccharide (FOS)

Danh pháp

Tên chung quốc tế

Fructo oligosaccharides còn gọi là oligofructose hoặc oligofructan ( viết tắt là FOS)

Tên danh pháp theo IUPAC

(2R,3R,4S,5S,6R)-2-[(2S,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-2-[[(2R,3S,4S,5R)-3,4-dihydroxy-2,5-bis(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol

Nhóm thuốc

Chất làm ngọt

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C72H122O61

Phân tử lượng

1963.7 g/mol

Cấu trúc phân tử

Fructo oligosaccharide là gì? Fructo oligosaccharides là các fructan oligosaccharide.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 38

Số liên kết hydro nhận: 61

Số liên kết có thể xoay: 45

Diện tích bề mặt tôpô: 981 Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 133

Các tính chất đặc trưng

Không có dữ liệu

Nguồn gốc

Phát hiện ban đầu và nguồn gốc tự nhiên

Thế kỷ 19: Inulin, một loại polysaccharide chứa D-fructose, được phát hiện lần đầu và được tìm thấy trong nhiều loại cây thực vật như inulin được tìm thấy trong rễ của cây cúc họa mi.

Phát triển phương pháp sản xuất thương mại

Thế kỷ 20: Khi cách tiếp cận khoa học đối với inulin và các polysaccharide tương tự được nghiên cứu rộng rãi hơn, các phương pháp sản xuất FOS thương mại bắt đầu phát triển. Quá trình thoái hóa inulin để sản xuất FOS trở thành một phần quan trọng của ngành thực phẩm và công nghiệp chế biến thực phẩm. Các phương pháp này sử dụng cả phản ứng hóa học và enzym để tạo ra FOS.

Sự phát triển trong việc sản xuất FOS từ sucrose

Cuối thế kỷ 20: Một bước phát triển quan trọng khác trong ngành công nghiệp thực phẩm là sự sáng tạo trong việc sản xuất FOS từ sucrose thông qua hoạt động của enzym β-fructosidase từ nấm Aspergillus. Cách tiếp cận này giúp cải thiện hiệu suất sản xuất và giảm chi phí sản xuất.

Ứng dụng và phát triển trong công nghệ thực phẩm

Đầu thế kỷ 21: FOS đã trở thành một thành phần quan trọng trong công nghệ thực phẩm và dược phẩm. Chúng được sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia trong thực phẩm, đặc biệt là trong sản phẩm sữa chua và thực phẩm bổ sung. Ngoài ra, FOS còn được ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm và dinh dưỡng, nơi chúng có tiềm năng giúp cải thiện sức kháng và sức khỏe tiêu hóa.

Inulin, FOS, GOS có gì khác nhau?

Inulin, FOS (Fructo-oligosaccharide), và GOS (Galacto-oligosaccharide) là những prebiotic đang được nghiên cứu và tích hợp vào cả thực phẩm chức năng lẫn các sản phẩm dành cho trẻ em từ 6 tháng tuổi trở lên, bao gồm cả bột ngũ cốc cho giai đoạn ăn dặm.

Những chất này thuộc nhóm chất xơ tự nhiên không tiêu hoá trong cơ thể.

Khi đến ruột, Inulin, FOS và GOS có khả năng kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn có ích như Lactobacillus và Bifidobacteria, mang lại một loạt lợi ích cho sức khỏe của trẻ, bao gồm tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa tình trạng táo bón, và cải thiện quá trình hấp thu chất dinh dưỡng.

Inulin và FOS thuộc nhóm Fructan, với cấu trúc hóa học là chuỗi Fructose dài kết hợp với một Glucose ở đầu.

Sự khác biệt giữa chúng nằm ở chiều dài của chuỗi Fructose, với Inulin có chuỗi dài hơn so với FOS, chuỗi ngắn hơn.

Trong thời gian gần đây, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ dài của chuỗi Fructan đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vi khuẩn nào có khả năng lên men chuỗi này.

Galacto-oligosaccharides là gì? Galacto-oligosaccharides (GOS), trong khi đó, là sản phẩm của việc kéo dài chuỗi đường Lactose. Cấu trúc của GOS bao gồm một chuỗi thẳng Galactose kết hợp với một đầu Glucose.

GOS thúc đẩy sự phát triển của Lactobacillus và Bifidobacterium trong ruột.

Ứng dụng trong y học và thực phẩm của Fructo oligosaccharides

Fructose oligosaccharide có tác dụng gì ? Tìm hiểu ngay qua các thông tin dưới đây:

Ứng dụng trong Y học

Cải thiện hệ tiêu hóa

FOS có khả năng thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong ruột, như bifidobacteria và lactobacilli. Điều này có thể cải thiện chức năng tiêu hóa và giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại, giúp duy trì sự cân bằng vi khuẩn đường ruột.

Tăng sự hấp thụ khoáng chất

FOS có khả năng tạo ra môi trường pH thích hợp cho hấp thụ khoáng chất như canxi và magiê trong ruột, giúp tăng cường sức kháng và chăm sóc xương.

Hỗ trợ hệ miễn dịch

Việc cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột có thể cải thiện hệ miễn dịch, giúp cơ thể chống lại nhiễm trùng và bệnh lý khác.

Cải thiện đường huyết

Một số nghiên cứu đã ghi nhận rằng FOS có thể giúp kiểm soát đường huyết và làm giảm nguy cơ tiểu đường.

Ứng dụng trong điều trị tiêu chảy

FOS có khả năng hấp thụ nước và tạo thành gel trong đường ruột, có thể giúp làm giảm tiêu chảy và cải thiện tình trạng sức khỏe.

Ứng dụng trong thực phẩm

Sản phẩm sữa chua và thực phẩm lên men

Đường FOS thường được thêm vào sản phẩm sữa chua và thực phẩm lên men để cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn có lợi và cải thiện hương vị. Chúng cũng giúp tăng cường độ ngọt tự nhiên của sản phẩm mà không tăng lượng đường thêm vào.

Thực phẩm bổ sung

FOS thường được sử dụng như một thành phần trong các thực phẩm bổ sung và dinh dưỡng, đặc biệt là trong các sản phẩm có mục tiêu cải thiện sức kháng và sức khỏe đường ruột.

Sản phẩm thức uống

Một số sản phẩm thức uống như nước ép trái cây và nước uống có gas cũng có thể chứa FOS để tạo thêm hương vị và giá trị dinh dưỡng.

Sản phẩm nước ngọt và thạch

FOS có thể được sử dụng để làm ngọt tự nhiên cho sản phẩm nước ngọt và thạch, giúp giảm lượng đường thêm vào và cải thiện tính chất dinh dưỡng của sản phẩm.

Ứng dụng trong mỹ phẩm

Fructooligosaccharides trong mỹ phẩm

Fructooligosaccharides, khi được sử dụng trong mỹ phẩm, đóng vai trò một thành phần độc đáo, mang đến hiệu quả cung cấp độ ẩm và dưỡng chất cho làn da.

Các sản phẩm mỹ phẩm chứa thành phần này, ví dụ như nước rửa mặt, nước tẩy trang,…được bào chế đặc biệt cho da nhạy cảm, thường sử dụng fructo oligosaccharides để đảm bảo làn da được chăm sóc tốt.

Ngoài ra, fructo oligosaccharides còn được xem xét là một loại prebiotic có lợi cho việc duy trì vi khuẩn có lợi cho da. Sử dụng prebiotic giúp cung cấp dưỡng chất cho vi khuẩn có lợi, góp phần vào quá trình điều trị mụn và hỗ trợ cân bằng vi khuẩn trên da.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng fructo oligosaccharides trong trường hợp da bị nhiễm nấm cần được tránh để không làm tăng sự phát triển của nấm.

Tác động của Fructo oligosaccharides đến sức khỏe con người

Fructooligosaccharides (FOS) đã trở thành một chất làm ngọt phổ biến ở Nhật Bản và Hàn Quốc từ cách đây nhiều năm (trước năm 1990).

Lúc đó, chính phủ Nhật Bản đã thành lập một Ủy ban Nghiên cứu Thực phẩm Chức năng bao gồm 22 chuyên gia, nhằm bắt đầu quá trình điều chỉnh thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt hoặc thực phẩm chức năng chứa các thành phần tăng cường (ví dụ, bột mì giàu vitamin).

Ngày nay, FOS đã trở nên phổ biến hơn trong các nền văn hóa phương Tây, chủ yếu nhờ vào khả năng của nó trong việc thúc đẩy sự phát triển vi khuẩn có lợi trong ruột – một tác dụng tiền sinh học (prebiotic).

FOS đóng vai trò quan trọng như một chất bổ sung cho hệ vi sinh vật trong ruột, góp phần tăng cường sức khỏe tổng thể của hệ tiêu hóa. Ngoài ra, FOS cũng đã được đề xuất là một phần của quá trình điều trị nhiễm trùng nấm men.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả FOS và inulin có khả năng thúc đẩy sự hấp thụ canxi cả ở động vật và người. Bởi vì hệ vi sinh vật ở phần ruột dưới có khả năng lên men FOS, điều này dẫn đến sự giảm độ pH trong môi trường.

Việc này làm tăng khả năng hòa tan canxi trong môi trường axit, khiến canxi dễ dàng hấp thụ từ thức ăn và di chuyển vào máu.

FOS có thể được xem như một loại chất xơ tỷ trọng nhỏ, có giá trị calo thấp (tương tự như tất cả các loại chất xơ). Quá trình lên men của FOS tạo ra khí gas và axit, cung cấp một lượng nhỏ năng lượng cho cơ thể sau đó.

Phương pháp sản xuất và các đặc tính hóa học liên quan

Có hai loại hỗn hợp fructooligosaccharide (FOS) khác nhau được sản xuất thương mại, và chúng được tạo ra thông qua hai phương pháp riêng biệt.

Một trong những phương pháp sản xuất Fructo oligosaccharides là quá trình thoái hóa inulin, hoặc polyfructose, một loại polyme gồm các đơn vị D-fructose được kết nối bằng liên kết β (2 → 1) và kết thúc với một đơn vị D-glucose liên kết qua liên kết α (1 → 2).

Inulin có mức độ trùng hợp nằm trong khoảng từ 10 đến 60. Inulin có thể bị phân giải hoá học hoặc bởi enzym thành một hỗn hợp oligosaccharide, bao gồm Glu-Fru n (viết tắt là GFn) và Fru m (Fm ), với n và m nằm trong khoảng từ 1 đến 7.

Quá trình này cũng xảy ra tự nhiên ở một mức độ nhất định trong các thực vật, đặc biệt là trong cây atisô Jerusalem, rau diếp xoăn và cây thùa xanh. Các thành phần chính của sản phẩm thương mại bao gồm kestose (GF2), nystose (GF3), fructosylnystose (GF4), bifurcose (GF3), inulobiose (F2), inulotriose (F3) và inulotetraose (F4).

Loại thứ hai của FOS được tạo ra thông qua hoạt động chuyển hóa bởi enzym β-fructosidase của Aspergillus niger hoặc Aspergillus trên đường sucrose.

Hỗn hợp tạo ra có công thức hóa học chung là GFn , với n nằm trong khoảng từ 1 đến 5. Trái ngược với FOS có nguồn gốc từ inulin, không chỉ có liên kết β (1 → 2) mà còn xuất hiện các liên kết khác, tuy nhiên, với số lượng hạn chế.

Do cấu trúc của các liên kết glycosidic, fructooligosaccharide có xu hướng chống lại sự thủy phân bởi các enzym tiêu hóa trong nước bọt và ruột. Trong ruột, Fructo oligosaccharides được lên men bởi vi khuẩn kỵ khí.

Điều này cho thấy Fructo oligosaccharides có giá trị calo thấp hơn nhiều so với các chất làm ngọt thông thường và bổ sung Fructo oligosaccharides cũng được xem là sự bổ sung phần chất xơ trong khẩu phần ăn thường ngày.

Fructooligosaccharides dễ hòa tan hơn inulins và do đó thường được sử dụng như một chất phụ gia cho sữa chua và các sản phẩm sữa khác.

Đặc biệt, fructooligosaccharides thường được kết hợp với các chất làm ngọt nhân tạo cường độ cao, giúp cải thiện độ ngọt và hương vị của sản phẩm.

Tác động không mong muốn của Fructo oligosaccharides

Tất cả các loại prebiotics thuộc họ inulin, bao gồm cả FOS, thường được cho là có khả năng kích thích sự phát triển của các loài Bifidobacteria, được xem là các vi khuẩn có lợi.

Tuy nhiên, tác dụng này không luôn hiện diện đồng đều trong tất cả các nghiên cứu, không chỉ đối với vi khuẩn Bifidobacteria mà còn đối với các sinh vật đường ruột khác.

Đáng chú ý, FOS cũng có khả năng lên men bởi nhiều loại vi khuẩn có mặt trong ruột, bao gồm Klebsiella, E. coli và nhiều loài Clostridium.

Đây là những loại vi khuẩn có khả năng gây bệnh trong ruột và chịu trách nhiệm chủ yếu cho việc sản xuất khí, bao gồm khí hydro và carbon dioxide, sau khi tiêu thụ FOS.

Những nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng FOS dung nạp lên đến 20 gam mỗi ngày thường được hấp thụ tốt.

Lưu ý khi dùng Fructo oligosaccharides

Liều lượng hợp lý

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, khi dùng cần cân nhắc liều lượng FOS, nên phụ thuộc vào mục tiêu sử dụng và tình trạng sức khỏe cá nhân. Thường thì mức sử dụng hàng ngày dao động từ 2 đến 10 gram. Tuy nhiên, nên tuân thủ hướng dẫn của sản phẩm cụ thể hoặc tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng.

Chất lượng sản phẩm

Chọn sản phẩm chứa FOS từ những nguồn đáng tin cậy và đảm bảo chất lượng. Điều này bao gồm việc kiểm tra nguồn gốc của FOS và đảm bảo không có chất phụ gia hoặc hóa chất độc hại khác.

Tác dụng phụ

Một số người có thể gặp tác dụng phụ như tăng khí đường ruột (gây ợ hơi), đầy bụng, hoặc tiêu chảy khi tiêu thụ FOS. Nếu có dấu hiệu khó chịu hoặc tác dụng phụ nghiêm trọng, nên ngừng sử dụng và tham khảo ý kiến bác sĩ.

Tình trạng sức khỏe cá nhân

Người có tiền sử về vấn đề về tiêu hóa, bệnh tiểu đường, hoặc dị ứng thực phẩm cần thận trọng khi sử dụng FOS và nên thảo luận với bác sĩ trước khi bắt đầu.

Sự kết hợp với thực phẩm khác

FOS thường được sử dụng như một chất phụ gia trong các sản phẩm thực phẩm khác, nhưng bạn nên kiểm tra kết hợp FOS với các thực phẩm khác để đảm bảo không gây ra tác động phụ không mong muốn.

Tuân thủ hướng dẫn sản phẩm

Theo dõi hướng dẫn sử dụng trên sản phẩm hoặc theo sự chỉ dẫn của chuyên gia dinh dưỡng hoặc bác sĩ.

Một vài nghiên cứu về Fructo oligosaccharides trong Y học

Fructo-Oligosacarit làm thay đổi sự trưởng thành DC của con người và phản ứng tế bào T tự thân do đậu phộng gây ra ở bệnh nhân dị ứng trong ống nghiệm

Bối cảnh: Tế bào đuôi gai (DC) đóng vai trò quan trọng trong việc trình diện kháng nguyên và là mục tiêu thú vị để điều chỉnh miễn dịch trong bệnh dị ứng. Các fructo-oligosaccharide chuỗi ngắn và chuỗi dài (scFOS/lcFOS, FF) có khả năng điều hòa miễn dịch và có thể ảnh hưởng đến kết quả trình diện kháng nguyên DC.

Mục tiêu: Nghiên cứu này nghiên cứu ảnh hưởng của FF trong quá trình trưởng thành DC và biểu hiện chất gây dị ứng bằng cách sử dụng tế bào của bệnh nhân dị ứng đậu phộng trong xét nghiệm tế bào DC-T tự thân.

Phương pháp: Tế bào T CD14 + và CD4 + được phân lập từ bệnh nhân dị ứng đậu phộng. Các tế bào đơn nhân CD14 + được biệt hóa thành các DC chưa trưởng thành (imDC) và trưởng thành (matDC) khi có hoặc không có chiết xuất đậu phộng thô (CPE) và/hoặc FF, và được đồng nuôi cấy trong xét nghiệm tế bào DC-T tự thân. Đo lường sự phân cực, tăng sinh và sản xuất cytokine của tế bào T.

Kết quả: Sự biểu hiện của các dấu hiệu phân tử bề mặt trưởng thành trên matDC không bị ảnh hưởng bởi CPE và/hoặc FF. Ngược lại, sự tiết IL-10 của matDC tăng so với imDC, khi tiếp xúc với CPE và FF so với chỉ CPE. Ngoài ra, sự tiết IP-10 trong CPE/FF-matDC cũng tăng so với imDC. CPE-matDC tăng cường giải phóng IL-13 trong xét nghiệm tế bào DC-T và phân cực Treg khi có hoặc không có FF. CPE/FF-DC có xu hướng tăng tỷ lệ Treg/Th1 và Treg/Th2 so với matDC. Sự tăng sinh của cả tế bào Treg và Th2 có xu hướng tăng lên khi tế bào T được nuôi cấy cùng với CPE-matDC so với matDC, điều này trở nên quan trọng khi CPE-matDC cũng tiếp xúc với FF và xu hướng tương tự cũng được thể hiện đối với sự tăng sinh Th1.

Kết luận: Chỉ khi có sự hiện diện của FF, CPE-matDC mới tạo ra các chất trung gian điều tiết và liên quan đến Th1 tăng lên. CPE-matDC đã sửa đổi sự phân cực và tăng sinh tế bào T, đồng thời tiếp xúc thêm với FF có xu hướng tăng cường tỷ lệ Treg/Th2 và Treg/Th1 do CPE/FF-matDC hướng dẫn. Tuy nhiên, hiệu ứng này không đủ mạnh để ngăn chặn sự giải phóng IL-13 của CPE-matDC do tế bào Th gây ra. Điều này cho thấy khả năng FF sửa đổi sự trưởng thành DC khi có chất gây dị ứng hỗ trợ hướng thiên về Treg/Th1 hơn của phản ứng tế bào Th2 đặc hiệu với chất gây dị ứng liên tiếp.

Tài liệu tham khảo

1. Pubchem, Fructo oligosaccharides, truy cập ngày 16/09/2023.
2. Hayen, S. M., Knulst, A. C., Garssen, J., Otten, H. G., & Willemsen, L. E. (2021). Fructo-oligosaccharides modify human DC maturation and peanut-induced autologous T-cell response of allergic patients in vitro. Frontiers in Immunology, 11, 600125.