Probiotyki co to tak właściwie jest?
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].
Tabela 1. Definicje probiotyków [6]
Rok
|
Definicja
|
1965
|
Substancje sprzyjające rozwojowi
drobnoustrojów
|
1971
|
Wyciągi tkankowe pobudzające wzrastanie bakterii
|
1974
|
Organizmy i substancje wpływające na
równowagę mikroflory jelitowej
|
1989
|
Dodatki do pokarmu zawierające żywe mikroorganizmy, które mogą wywierać
korzystny wpływ na organizm gospodarza zwierzęcego poprzez poprawę równowagi
mikroflory jelitowej
|
1992
|
Żywe monokultury lub mieszane hodowle
mikroorganizmów, które podane zwierzęciu lub człowiekowi korzystnie wpływają
na gospodarza poprzez poprawę właściwości mikroflory jelitowej
|
1996
|
Żywe kultury mikroorganizmów lub zawierające je produkty żywnościowe,
które korzystnie wpływają ma zdrowie i stan odżywienia gospodarza
|
1996
|
Żywe mikroorganizmy, których spożycie
w odpowiednich ilościach przynosi korzyści zdrowotne przekraczające ich
podstawowe funkcje odżywcze
|
1999
|
Dodatek do diety będący mikroorganizmem, który korzystnie wpływa na
przemiany fizjologiczne gospodarza poprzez modulowanie odporności śluzówkowej
i ogólnej, jak również poprzez poprawę równowagi żywieniowej i
mikrobiologicznej w przewodzie pokarmowym
|
2001
|
Preparaty lub produkty zawierające
wystarczającą liczbę żywych, ściśle zdefiniowanych drobnoustrojów, które
wpływają (poprzez implantację lub kolonizację) na mikroflorę określonego
obszaru organizmu gospodarza i dzięki temu wywierają korzystny efekt
zdrowotny
|
2002
|
Żywe mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich ilościach wywierają
korzystne skutki zdrowotne
|
2004
|
Żywe mikroorganizmy, które konsumowane
przez ludzi lub zwierzęta wywierają korzystny efekt na zdrowie poprzez
ilościowy i jakościowy wpływ na mikroflorę jelitową i/lub modyfikację układu
immunologicznego
|
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.
Tabela 2. Gatunki mikroorganizmów najczęściej wykorzystywane w preparatach
i produktach probiotycznych [2]
Rodzaj Lactobacillus
|
Rodzaj Bifidobacterium
|
Inne mikroorganizmy
|
L. acidophilus
L. amylovarus L. casei L. arispatus L. johnsonii L. paracasei L. plantarum L. reuteri L. rhamnosus |
B.
adelescentis
B. animalis B. bifidum B. breve B. infantis B. longum |
Escherichia
coli (Nissle 1917)
Saccharomyces cerevisiae ssp. boulardii |
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.
Rysunek 1. Schemat badań probiotyków według FAO/WHO [2]
Tabela 3. Lista szczepów probiotycznych [2]
Szczep
|
Właściciel
|
L. acidophilus NCFM®
|
Rhodia, Inc. (Madison, WI)
|
L. acidophilus DDS-1
|
Nebraska Cultures, Inc. (Lincoln, NE)
|
L.
acidophilus SBT-2062
B. langum SBT-2928 |
Snow Brand
Milk Products Co., Ltd. (Tokyo, Japan)
|
L.
acidophilus R0011
L. rhamnosus R0052 |
Institut Rosell (Montreal, Canada)
|
L.
acidophilus LA-1
L. paracasei CRL 431 B. lactis Bb-12 |
Chr. Hansen (Horsholm, Denmark)
|
L. casei Shirota
B. breve strain Yakult |
Yakult (Tokyo, Japan)
|
L. casei DN-114001 (Immunitas)
B. animalis DN-173 010 |
Danone (Paris, France)
|
L. fermentum RC-14
L. rhamnosus GR-1 |
Urex Biotech (London, Ontario, Canada)
|
L. johnsonii Lal (Lj1)
|
Nestlé (Lausanne, Switzerland)
|
L. plantarum 299V
L. rhamnosus 271 |
Probi AB (Lund, Sweden)
|
L. reuteri SD2112
|
Biogaia (Raleigh, NC)
|
L. rhamnosus GG
|
Valio Dairy (Helsinki, Finland)
|
L. rhamnosus LB21
Lc. lactis L1A |
Essum AB (Umeå, Sweden)
|
L. salivarius UCC118
|
University College (Cork, Ireland)
|
B. longum BB536
|
Morinaga Milk
Industry Co., Ltd. (Zama-City, Japan)
|
B. animalis HN019 (DR10)
|
New Zealand Dairy Board
|
L. acidophilus LB
|
Lacreol Laboratory (Houdan, France)
|
L. paracasei F19
|
Arla Dairy (Stockholm, Sweden)
|
Objaśnienia: L.
– Lactobacillus, B. – Bifidobacterium, Lc.
– Lactococcus
|
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].
Rysunek 3. Bifidobacterium longum (9)
|
Literatura:
- Drewniak E., Drewniak T., Mikrobiologia żywności, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 2010.
- Gawęcki J., Libudzisz Z., Mikroorganizmy w żywności i żywieniu, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznań 2010.
- 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.
- Libudzisz Z., 2002, Probiotyki i prebiotyki w fermentowanych napojach mlecznych, Pediatria Współczesna Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka, 4, 1, 19-25.
- 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.
- Nowak A., Śliżewska K., Libudzisz Z., 2010a, Probiotyki – historia i mechanizmy działania, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4, 71, 5-19.
- 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.
- https://biofoundations.org/lactobacillus-plantarum-c88-probiotic-with-antioxidant-capabilities/ - dostęp 22.11.2018
- https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Bifidobacterium_longum - dostęp 22.11.2018