Пробиотики и пребиотики как функциональные ингредиенты



Сохранение здоровья и увеличение продолжительности жизни населения страны является приоритетным направлением государственной политики Российской Федерации.

Со школьной скамьи нам известно, что наше здоровье прежде всего зависит от нашего образа жизни, от нашего полноценного и сбалансированного питания и от окружающей нас среды — так называемый экологический фактор. Это обуславливает необходимость расширения объемов и ассортимента продуктов питания с бифидогенным потенциалом, то есть способностью продукта проявлять про- и пребиотические свойства.

Для удовлетворения жизненных потребностей отдельного человека и общества в целом, в каждой цивилизации имеются технологии, порой обуславливающие путь ее развития. Истощение природных ресурсов, быстрый рост населения и накопление вредных веществ хозяйственной деятельности в окружающей среде, привело к тому, что во многих регионах нашей планеты ситуация стала критической прежде всего для жизни самого человечества. В технологиях, позволяющих на протяжении всей нашей истории и деятельности достигать все большей независимости от остальной биосферы, стали проявляться неадекватные и непредвиденные стороны их развития. Выходом из этой ситуации, как ни парадоксально, является так же развитие технологии, но имеющей другую цель. Она должна быть направлена на обеспечение достойной жизни людей при условии поддержания, по меньшей мере, на приемлемом уровне, состояния всей остальной биосферы. В это же время состояние здоровья человека свидетельствует о необходимости поддержания физиологической нормы и, как следствие, увеличивается производство продуктов питания, отвечающих этому критерию.

В последние годы среди населения России, и особенно среди его молодой части — школьников и студентов, наблюдается рост алиментарных заболеваний. Одними из основных причин этого являются недостаток минеральных веществ, витаминов и пищевых волокон в питании людей и ухудшение экологической ситуации, что приводит к снижению устойчивости человека к неблагоприятным факторам внешней среды и нарушению микробиоценоза кишечника. [15].

Многочисленные погрешности в питании современного человека, широкое применение антибиотикотерапии и ряд других факторов приводят к основательному «подрыву» нормальной кишечной микрофлоры. Как правило, в коррекции и профилактике дисбактериоза, основная роль отводится применению пробиотиков.

Пробиотики — это живые микробные добавки, которые благотворно влияют на организм человека путем формирования полноценного барьера слизистой оболочки кишечника, препятствующего прикреплению к ней патогенов, модуляции защитных механизмов организма и улучшения баланса кишечной микрофлоры. Это достигается посредством прямого анагонизма бактерий и увеличении эффективности иммунного ответа [1]

К пробиотикам относятся не только молочнокислые бактерии, но и другие непатогенные виды и штаммы: кишечная палочка, бифидобактерии и ряд других микробов. Многие виды и штаммы пробиотиков в течение тысячелетий использовались человечеством для ферментации пищевых продуктов (молоко, мясо, рыба, фрукты и др.) и их длительного сохранения. Наиболее часто в роли пробиотиков используются штаммы лактобактерий, бифидобактерий, дрожжевые Saccharomycescerevisiae, некоторые штаммы кишечной палочки.

Все средства, нормализующие кишечную флору можно разделить на четыре группы:

1) пробиотики (живые микроогранизмы); жидкие (на молочной сыворотке), сухие (лиофилизированные);

2) пребиотики — субстраты для поддержания жизнедеятельности нормальных микроорганизмов;

3) синбиотики — пробиотик, содержащий пребиотический субстрат (комбинация пре- и пробиотиков);

4) симбиотики — сочетание различных пробиотических культур. [2]

Нормальная микрофлора человека может быть резидентной и транзиторной. Резидентная (облигатная) микрофлора представлена постоянно присутствующими в организме микробами: к ним относится бифидо- и лактобактерии кишечника. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме и попадает на кожу или слизистые оболочки из окружающей среды — стафилококки, стрептококки и дрожжеподобные бактерии.

В зависимости от особенностей метаболизма выделяют протеолитическую и сахаролитическую микрофлору. Протеолитические микроорганизмы (кишечная палочка, бактериоиды, протей, клостридии) расщепляют белки до азотистых соединений, а сахаролитические (бифидо- и лактобактерии, этерококки) метаболизируют углеводы. [3,4]

Микробиоценозы, занимающие ту или иную экологическую нишу в организме хозяина, характеризуются сложной иерархической структурой, различными межвидовыми отношениями и многоступенчатыми метаболическими процессами и выполняют множество функций, выходящих далеко за пределы ЖКТ.

Защитная функция. Заключается в осуществлении колонизационной резистентности, т. е. предотвращении колонизации ЖКТ условно-патогенными и патогенными микроорганизмами. Способами достижения колонизационной резистентности служат: конкуренция за питательные вещества и рецепторы адгезии, а также выработка бактериоцинов, короткоцепочечных жирных кислот, лизоцима, препятствующих росту патогенных организмов.

Пищеварительная функция. Не расщепленные в тонкой кишке белки, жиры, углеводы под воздействием нормальной микрофлоры толстой кишки подвергаются ферментативному расщеплению. [5]

Таким образом, питание микрофлоры и ее нормальное функционирование принципиально зависят от поступления непереваренных углеводов (ди-, олиго- и полисахаридов) для энергетических целей, а также белков, аминокислот, пуринов и пиримидинов, жиров, углеводов, витаминов и минералов. Залогом поступления к бактериям необходимых нутриентов является рациональное питание макроорганизма и нормальное течение пищеварительных процессов.

Некоторые поступающие с пищей вещества могут метаболизироваться только кишечной микрофлорой в связи с отсутствием выработки в организме соответствующих ферментов (например, расщепление целлюлозы за счет сахаролитической микрофлоры). Микрофлора толстой кишки обеспечивает конечный гидролиз белков, омыление жиров, сбраживание высокомолекулярных углеводов, которые не всосались в тонкой кишке. [4]

За три десятилетия новые идеи и практические разработки в области оптимизации микробиоты человека уже вышли из стен экспериментальных лабораторий и успешно внедряются в практику. В последние годы особенно активно развивается сектор пробиотических продуктов функционального питания и БАД к пище с целью профилактики метаболических расстройств, диабета, ожирения, рака, сердечно-сосудистых заболеваний, оздоровления и продления жизни населения.

Микробные культуры широко используются в пищевой, кормовой и фармацевтической промышленности при производстве ферментированных продуктов, включающих в себя большинство молочных продуктов, таких как йогрут, кефир, сыры, а также мясные, хлебобулочные, винные, овощные и кондитерские изделия и продукты. Кроме того, микробные культуры также применяют для получения белков, включающих в себя ферменты и различные виды полезных соединений. Такие микробные культуры обычно обозначаются как стартовые культуры и производятся на фабриках по промышленному размножению и распространяются в ферментационной промышленности, такой как молочные фабрики, где стартовая культура используется в соответствующих производственных процессах. Например, культуры молочнокислых бактерий используются как стартовые культуры.

Термин «функциональное питание» был впервые предложен в 1989 г. японскими специалистами в сфере так называемого «здорового питания». Они рекомендовали относить к продуктам функционального питания природные продукты, содержание бифидобактерии, а также неперевариваемые олигосахариды и пищевые волокна, которые при их регулярном употреблении улучшают физическое и психическое здоровье человека, позитивно воздействуя на различные системы, органы и физиологические функции организма.

Критерии, которым должны соответствовать пробиотические штаммы и функциональные продукты на их основе были сформулированы на рубеже 20–21 веков. Необходима тщательная проверка штаммов-кандидатов на соответствие строгим микробиологическим, генетическим, иммунологическим, токсикологическим и фармакологическим параметрам.

1. Производственные штаммы должны быть человеческого происхождения, т. е. выделены из микрофлоры здоровых людей. Это отличает их от пробиотиков, которые могут содержать микроорганизмы, не представленные в микробиоте здоровых бактерий (бактисубтил, энтерол).
2. Производственные штаммы должны положительно влиять на состав и функции микрофлоры кишечника, способствуя тем самым общему оздоровлению макроорганизма.
3. После орального приема штаммы должны выживать и размножаться в кишечнике, т. е. им необходима резистентность к желудочным и кишечным секретам, желчи, способность к росту в анаэробных условиях.
4. Отсутствие потенциала патогенности, инвазивности и аллергенности.
5. Отсутствие R-плазмид, детерминирующих множественную устойчивость к антибиотикам.
6. Технологичность, т. е. способность штаммов быстро размножаться в простых субстратах (молоке, соках), резистентность к факторам технологического процесса, хорошая выживаемость в готовом продукте и т. д.

Суровые требования сузили круг потенциальных претендентов до трех групп бактерий: Lactobacillus, Bifidobacterium и реже Streptococcus. Штаммы этих молочнокислых бактерий используются наиболее часто, потому что они воспринимаются как наиболее характерные компоненты кишечной микрофлоры. Кроме того, эти бактерии имеют статус GRAS (обычно считающихся надежными) и традиционно используются в промышленности, выпускающей ферментированные молочнокислые продукты. [6]

Некоторые пробиотические штаммы способны продуцировать биоактивные компоненты, которые могут привносить дополнительный эффект к прямому действию, которым обладает пробиотический штамм, либо которое в некоторых случаях им обеспечивается. Хорошим примером наличия таких дополнительных преимуществ у пробиотического штамма является Bacillussubtilisvar. Natto, который продуцирует витамин К2, помогающий в защите от дегенерации костей.

Другим примером могут быть Moritiellaspp. (spp. — подвиды), которые продуцируют большие количества LC-PUFA (длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот), к которым относится арахидоновая кислота, которая может регулировать функции цитоскелета эпителиального барьера.

Еще одним примером является Bacillussubtilis, который может продуцировать антибиотики, модулирующие желудочно-кишечную микрофлору.

На современном рынке продуктов питания функциональные продукты разделены на насколько основных подгрупп:

‒ низкокалорийные продукты, обогащенные подсластителями, предназначенные для людей с нарушенным обменом веществ;

‒ продукты безлактозные на соевой основе, предназначенные для людей, не переносящих лактозу;

‒ продукты с лактулозой, предназначенные для больных с заболеваниями желудочно-кишечного тракта;

‒ продукты, обогащенные природными антиоксидантами (биологически активными веществами), предназначенные для людей с заболеваниями сердечно — сосудистой системы;

‒ продукты, обогащенные каротином и поливитаминными премиксами, предназначенные для повышения сопротивляемости организма различным заболеваниям;

‒ молочные продукты, обогащенные йодказеином, предназначенные для профилактики йоддефицитных заболеваний;

‒ продукты, обогащенные кальцием, предназначенные для поддержания костной структуры организма. [8, 9, 10, 11, 12].

В последние годы наблюдается устойчивая тенденция роста производства пищевых продуктов с лактобактериями и различными растительными наполнителями, которые имеют лечебно-профилактические свойства, а также оказывают защитное действие. [13]. Следствием увеличения потребностей в таких продуктах является и расширение научных исследований в этой области.

Оптимистические прогнозы сулят продуктам функционального питания рост с нынешних 5 % от объема всех пищевых продуктов в мире до 30 % через 15 лет. При этом они существенно (на 35–50 %) заменяют многие традиционные лекарства [7] Без всякого сомнения, это приблизит нас к реализации мечты Гиппократа, чтобы пища стала лекарством, а лекарства — пищей.

Литература:

1. Gibson G. R., Roberfroid M. B. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics: J Nutr. 1995 Jun; 125(6):1401–12.
2. Липова, Е. В. Корректоры микробиоценоза кишечника и пути повышения их эффективности / Е. В. Липова, А. Б. Яковлев // Терапевтический эффект. — 2015. — № 11. — с. 139–143.
3. Воробьев, А. А. Микробиология и иммунология. — М.: Медицина, 1999.
4. Кучумова, С. Ю. Физиологическое значение кишечной микрофлоры / С. Ю. Кучумова // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. — 2011. — № 5. — с. 17–27.
5. Каширская Н. Ю. Значение пробиотиков и пребиотиков в регуляции кишечной микрофлоры // Рус. мед. журн. — 2000. — № 13–14/
6. Королюк, А. М. От «простокваши Мечникова» к современным пробиотическим продуктам функционального питания / А. М. Королюк // Вестник С.-Петербургской государственной медицинской академии им. И. И. Мечникова. — 2008. — № 3. — с. 146–151.
7. Guidelines for the evaluation of probiotics in food // Joint FAO/WHO Working Group, 2002.
8. «Бифидин» — обогащенный кисломолочный продукт /И. В. Богдашин [и др.] // Переработка молока. — 2013.- № 2.- с. 48–50.
9. Донская Г. А. Молочная сыворотка и продукты здорового питания / Г. А. Донская// Переработка молока.- 2012.- № 12.- с. 52–54.
10. Киреева Т. В. Сладкий кефир с корнем солодки / Т. В. Киреева, Н. Н. Гатько // Переработка молока.- 2007.- № 7.- с. 42–44.
11. Пономареенко Н. Напитки для здоровья и хорошего настроения!/ Н. Пономаренко// Переработка молока.- 2007.- № 8.- с. 22
12. Росляков Н. В. Мировые тенденции на рынке ингридиентов: основной приоритет — здоровое питание / Н. В. Росляков// Переработка молока.- 2007.- № 11.- с. 6–8.
13. Ганина В. И. Разработка технологии кисломолочного низкокалорийного напитка / В. И. Ганина, Т. Н. Рогожина, Е. Н. Терешина // Переработка молока.- 2009.- № 5.- с. 34–35.
14. Огнева О. А. Разработка технологий фруктово-овощных продуктов с бифидогенными свойствами. / ФГБОУ ВПО «КубГАУ».- 2015.
15. Г. Б. Гаврилов Развитие пробиотической микрофлоры в продукте с лактулозой / Г. Б. Гаврилов [и др.] // Молочная промышленность.- 2006.- № 6.