Probiotyki i ich znaczenie – cz. 2

Probiotyki – czym tak właściwie są?

Słowo probiotyk pochodzi z języka greckiego pro bios i oznacza „dla życia” [2]. Korzystny wpływ bakterii kwasu mlekowego (LAB – lacid acid bacteria) znany jest od czasów starożytnych.

Prawdopodobnie już w I wieku naszej ery Piliusz Starszy, rzymski pisarz, historyk i przyrodnik, zalecał spożywanie sfermentowanych napojów mlecznych na dolegliwości żołądka i jelit[4]. W 1987 roku Luis Pasteur udowodnił, że fermentacja mlekowa zależy od mikroorganizmów, które nazwał z levure lactique(z fr. drożdże mlekowe). Nie wydzielił on jednak czystej kultury bakterii mlekowych. Dopiero 20 lat później dokonał tego Lister izolując „Bacterium lactis”. Największe znaczenie jednak w poznaniu probiotyków odegrał rosyjski immunolog – Ilja Iljicz Miecznikow, uważał on że spożywanie odpowiedniej ilości bakterii kwasu mlekowego wraz z żywnością (kwaśne mleko, kefir, kwaszone ogórki czy kapusta) korzystnie oddziałują na przewód pokarmowy człowieka [6].

W roku 1917 po raz pierwszy udało się wyizolować probiotyk, który nie jest bakterią mlekową. Dokonał tego Alfred Nissle, wyizolował on z kału żołnierza, który nie zachorował na salmonellozę, niepatogenny szczep Escherichia coli, obecnie nazywany szczepem Nissle 1917 [6].

Termin „probiotyk” po raz pierwszy został wprowadzony w 1965r. przez Lilly i Stillwell, opisując probiotyki jako mikroorganizmy stymulujące wzrost innych mikroorganizmów.

Od tego czasu obserwuje się rozwój badań charakteryzujących mikroflorę jelitową człowieka oraz ich rolę w organizmie, a także poszukiwanie szczepów bakterii mlekowych wywierających korzystny wpływ na zdrowie człowieka. Przez lata definicja probiotyków była zmieniana i wielokrotnie modyfikowana (tabela 1). Obecnie Probiotyki definiowane są jako żywe mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich ilościach wywierają korzystne skutki zdrowotne jest to termin przedstawiony przez Organizację Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) oraz Światową Organizację Zdrowia (WHO) [6].

Bakterie mlekowe to gramdodatnie ziarniaki i pałeczki z rodzajów Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Streptococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Tetragenococcus, Vagococcus i Weissella. Ich wspólną cechą jest zdolność przeprowadzania beztlenowej fermentacji sacharydów i produkcja kwasu mlekowego.

W procesie fermentacji mlekowej wykorzystują cukry proste, disacharydy, jak również oligo- i polisacharydy, produkując kwas mlekowy. Tolerują one niskie pH (3-4), a optymalne temperatury ich wzrostu wynoszą 20-28°C (gatunki mezofilne) i 37-45 °C (gatunki termofilne). Bakterie fermentacji mlekowej powszechnie są wykorzystywane w wytwarzaniu żywności fermentowanej, nadając produktom specyficzny smak i aromat. 

Substancje antagonistyczne przez nie produkowane chronią żywność przed rozwojem mikroorganizmów zanieczyszczających surowce, właściwości te znane są od tysięcy lat, surowcami do produkcji żywności fermentowanej mogą być warzywa, mleko, mięso zwierząt i ryb oraz różne owoce[2].

Jako probiotyki najczęściej wykorzystuje się bakterie z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium oprócz nich stosuje się również drożdże Saccharomyces cerevisiae ssp. boulardii oraz niektóre gatunki Escherichia oraz Bacillus[6]. Najczęściej wykorzystywane mikroorganizmy o właściwościach probiotycznych przedstawione zostały w tabeli 2. Badania wskazują, że efekt działania probiotycznego zależy nie tylko od gatunku ale jest ściśle uzależniony od szczepu mikroorganizmu [3, 5]. Listę najcenniejszych szczepów probiotycznych umieszczono w tabeli 3.

Szczep mikroorganizmu można uznać za probiotyczny, gdy wykazuje szereg udokumentowanych klinicznie korzyści zdrowotnych. Badania nad uznaniem szczepu za probiotyczny trwają nawet do kilku lat. Procedury badań bakterii probiotycznych zostały bardzo dokładnie określone przez FAO/WHO ich schemat został przedstawiony na rysunku 1. Działanie probiotyczne musi odnosić się zawsze tylko do jednego testowanego szczepu, a nie do gatunku, rodzaju lub do ogółu bakterii mlekowych, szczepy powinny charakteryzować się następującymi właściwościami [6]:

• zachowywać żywotność i aktywność w przewodzie pokarmowym,
• pochodzić od ludzi, jeżeli mają być zastosowane u ludzi,
• być niepatogenne i nietoksynotwórcze,
• mieć ustaloną przynależność taksonomiczną nowoczesnymi metodami genetycznymi,
• wykazywać wysoką oporność na enzymy trawienne, kwas żołądkowy i żółć, co umożliwia przeżycie w przewodzie pokarmowym,
• być zdolne do adhezji do śluzówki jelitowej oraz do przeżycia w środowisku jelit, nawet jeśli nie wykazują zdolności kolonizacji,
• wykazywać udokumentowany klinicznie korzystny wpływ na zdrowie człowieka,
• być bezpieczne, tzn. nie wykazywać niepożądanych skutków ubocznych,
• wykazywać stabilność oraz możliwość produkcji biomasy na dużą skalę.

Szczepy bakterii o szczególnych właściwościach probiotycznych to m.in. Bifidobacterium oraz Lactobacillus, najczęściej stosowane w preparatach lub produktach żywnościowych zawierających żywe mikroorganizmy probiotyczne [2].

Bakterie Lactobacillus (rysunek 2), często nazywane pałeczkami fermentacji mlekowej, mają kształt regularnej pałeczki, można je spotkać w mleku, na roślinach oraz na błonach śluzowych ludzi i zwierząt. Są one najczęściej używane spośród bakterii fermentacji mlekowej w produkcji żywności fermentowanej (kiszonta kapusta, ogórki, mleko ukwaszone, jogurt). Do tego rodzaju należy około 100 gatunów, z których pięć (L. acidophilus, L. casei, L. paracasei, L. rhamnosus i L. plantarum) jest charakterystycznych dla jelit przez co są idealnymi składnikami preparatów i produktów o właściwościach probiotycznych [1].

Bakterie Bifidobacterium są gram dodatnimi pałeczkami (rysunek 3), lecz ich kształt jest nieregularny, w zależności od podłoża, na którym się rozwijają mogą być zakrzywione lub rozgałęzione. Są ścisłymi beztlenowcami, mogą jednak tolerować tlen w obecności CO₂. Zasiedlają one przewód pokarmowy ludzi i zwierząt. Bakterie te metabolizują cukry do kwasu octowego, mlekowego oraz wytwarzają kwas mrówkowy, etanol i kwas bursztynowy, [1]. Obecnie rodzaj ten liczy ponad 33 gatunki spośród nich 12 gatunków jest powiązanych z przewodem pokarmowym człowieka [7]. Stanowią one główną mikroflorę jelitową niemowląt karmionych tylko mlekiem matki i znaczą część drobnoustrojów zasiedlających jelito grube ludzi dorosłych [2].

Literatura:

1. Drewniak E., Drewniak T., Mikrobiologia żywności, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 2010.
2. Gawęcki J., Libudzisz Z., Mikroorganizmy w żywności i żywieniu, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznań 2010.
3. Kekkonen R. A., Lummela N., Karjalainen H., Latvala S., Tynkkynen S., Järvenpää S., Kautiainen H., Julkunen I., Vapaatalo H., Korpela R., 2008, Probiotic intervention has strain-specific anti-inflammatory effects in healthy adults, World Journal of Gastroenterology 14, 13, 2029-2036.
4. Libudzisz Z., 2002, Probiotyki i prebiotyki w fermentowanych napojach mlecznych, Pediatria Współczesna Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka, 4, 1, 19-25.
5. Luyer M. D., BuurmanW. A., Hadfoune M., Speelmans G., Knol J., Jacobs J. A., Dejong C. H., Vrieserma A.J., Greve J.W., 2005, Strain-specific effects of probiotics on gut barrier integrity following hemorrhagic shock, Infection and Immunity, 73, 6, 3686-3692.
6. Nowak A., Śliżewska K., Libudzisz Z., 2010a, Probiotyki – historia i mechanizmy działania, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4, 71, 5-19.
7. Zinedine A., Faid M., 2007, Isolation and Characterization of Strains of Bifidobacteria with Probiotic Proprieties In vitro, World Journal of Dairy and Food Sciences, 2, 1, 28-34.
8. https://biofoundations.org/lactobacillus-plantarum-c88-probiotic-with-antioxidant-capabilities/ – dostęp 22.11.2018
9. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Bifidobacterium_longum – dostęp 22.11.2018