Списание: Предизвикателството на храната в бъдеще

Проектиране на нови храни със здравословни свойства: Значение на микробиома

Загубата на биоразнообразие в чревната микробиота е свързана с небалансирана микробиота и следователно с различни стомашно-чревни здравословни проблеми, които могат да се разширят до здравословни проблеми на индивида. Освен това има различни фактори на околната среда, които могат да дисбалансират нашата микробиота.

  • Монсерат Риверо
  • Отдел за основни изследвания. Лаборатории Ордеса. Научен парк в Барселона.
  • Мария Родригес-Палмеро
  • Отдел за основни изследвания. Лаборатории Ордеса. Научен парк в Барселона.
  • Хосе Антонио Морено Муньос *
  • Отдел за основни изследвания. Лаборатории Ордеса. Научен парк в Барселона. * Автор-кореспондент: [email protected]

ВЪВЕДЕНИЕ

Между 60-70% от човешката микробиота не се обработва, което затруднява нейното изучаване чрез класически микробиологични техники. Приложението на различни независими техники за молекулярна култура, като: DGGE (Denaturing Gradiente Gel Electrophoresis), TGGE (Temporal Temperature Gradiente Gel Electrophoresis), наред с други, и напоследък използването на различни технологии за последователно следващо поколение, приложени към филогенетични изследвания, базирани на 16S rDNA секвениране или метагеномни изследвания, те ни позволиха да започнем да задълбочаваме изследването на биологичното разнообразие на човешката микробиота и да разкрием повсеместния колонизационен капацитет на микроорганизмите в човешкото тяло и връзката му с нашето здраве.

Подобно на проекта за човешкия геном, към изследването на човешкия микробиом се подхожда чрез създаването на големи изследователски консорциуми, в които се събират различни международни изследователски центрове, заслужава да се подчертае европейският проект MetaHIT, американският проект за човешки микробиом и наскоро Международният Консорциум за човешки микробиоми, който включва центрове в различни страни на планетата.

Преводът на изследванията, проведени в човешката стомашно-чревна микробиота, в проектирането на нови продукти в хранителната област е практически пряк, тъй като стомашно-чревната микробиота и диетата са тясно взаимосвързани. Възможно е да се модулира човешката микробиота чрез администриране на пробиотици (живи микроорганизми, които, когато се прилагат в достатъчни количества, носят полза за здравето на гостоприемника) и/или пребиотици (хранителни съставки, които при селективна ферментация предизвикват специфични промени в състав и/или активност на микробиотата. стомашно-чревния тракт, даващ ползи за здравето на индивида), съвместното приложение на пробиотици и пребиотици се нарича симбиотично.

здравословни

ДИСБИОЗА И ПАТОГЕНЕЗА

Стомашно-чревната екосистема се състои от чревната микробиота и всички фактори на околната среда, които я модулират. Наличието на балансирана микробиота е синоним на здрав стомашно-чревен тракт и като следствие здравословно състояние за целия индивид. Загубата на биоразнообразие в чревната микробиота е свързана с небалансирана микробиота и следователно със стомашно-чревни здравословни проблеми, които могат да се разширят до здравословни проблеми на индивида. Факторите на околната среда, които могат да дисбалансират нашата стомашно-чревна микробиота, са различни, като например; диета и хранителни навици, лекарствена терапия (консумация на антибиотици), възраст на индивида, стрес, наличие на екзогенни бактерии (инфекции), имунен отговор на индивида, околна температура, перисталтика, промени в рН, наличие на жлъчни соли и рак, наред с други.

Когато възникне дисбаланс на стомашно-чревната микробиота, възниква това, което е известно като дисбиоза, промяна в отношенията между обичайните микробни популации в стомашно-чревния ни тракт. Дисбиозата на стомашно-чревната микробиота често се свързва с патология. Дисбиозата играе основна роля в развитието на свързани с диетата заболявания, които са силно разпространени в западните общества, независимо дали на местно ниво на стомашно-чревния тракт (възпалително заболяване на червата; колоректален рак; синдром на раздразнените черва) или системно (диабет тип II; атеросклероза и неалкохолна мастна чернодробна болест), определящи кои са характерните бактериални родове на здрави популации спрямо популации с патология и връзката им с различните диетични модели е от ключово значение за влиянието върху здравето чрез диета.

ДИЕТА, ХРАНИЩЕ И МИКРОБИОТА

Влияние на диетата върху микробиотата през целия живот

Няколко проучвания показват, че диетата влияе, заедно с други генетични и екологични фактори, върху състава и разнообразието на микробиотата, осигурявайки хранителни вещества, които са модулатори на селективния растеж на някои бактериални видове. От друга страна, бактериите генерират енергия и метаболити, които могат да бъдат използвани от гостоприемника, независимо дали са синтетични съединения (витамини или аминокиселини) или чрез превръщане на вещества, които не се усвояват директно от организма, в съединения, които се абсорбират.

Метаболитни функции на чревната микробиота върху хранителните вещества в диетата

Бактериите, които са част от чревната микробиота, имат много важна метаболитна активност, осигурявайки допълващи ензимни системи към тези на човешкото тяло, които са се развили, за да използват оптимално хранителните вещества в диетата за техния растеж и развитие.

Много от хранителните вещества, които не се усвояват от организма, пристигат непокътнати в дисталните части на тънките черва и дебелото черво, където взаимодействат с чревната микробиота. Бактериите използват тези съединения като източник на енергия и хранителни вещества благодарение на собствените си ензими, някои от тях се различават от тези на човека. По този начин резултатът от микробния метаболизъм може да доведе до: i) подобряване на бионаличността на хранителни вещества, ii) разграждане на съединения, които не се използват от човека, iii) приносът на нови хранителни вещества или iv) елиминиране на вредните съединения или антинутриенти.

Регулиране на ентероендокринната функция

Ферментацията на влакната в дисталната област на червата произвежда късоверижни мастни киселини (SCFA), които не само предполагат допълнително снабдяване с енергия от диетата, но и упражняват важни сигнални функции в червата чрез различни рецептори, свързани с G протеини., като рецептора за свободни мастни киселини FFAR2 (по-рано GPR43) и FFAR3 (по-рано GPR41), упражняващ контрол върху аноректични хормони като пептид YY и GLP-1 (глюкагон-подобен пептид 1), които имат значително действие върху контрола на апетита и ситостта.

Модулатори на чревната микробиота

Модулирането на състава на чревната микробиота с помощта на пробиотици, пребиотици или симбиотици (комбинация от двете) чрез диета представлява отлична възможност за популяризиране на функционалните свойства, получени от нея в полза на гостоприемника, независимо дали за превантивни или терапевтични цели. В таблица 2 намираме някои от най-широко използваните пробиотични видове в храната.

Понастоящем на пробиотиците се приписват голям брой полезни действия върху здравето, сред които са намаляване на стомашно-чревни и урогенитални инфекции, модулация на имунния отговор, профилактика и лечение на диария, свързана с употребата на антибиотици, регулиране на чревния транзит, подобряване на храносмилателната система функция и благосъстояние, по-добра поносимост към лактоза и др.

Най-добре проучените вещества като пребиотици са олигозахаридите и гликоконюгатите в човешкото мляко и олиго и полизахаридите от растителен произход. В храната най-често се използват фруктани, т.е. инулинови полизахариди или фрукто-олигозахариди (FOS), получени от различни култури като цикория или син агаве или получени синтетично от захароза, и галактоолигозахариди (GOS), изолирани от млякото. Доказано е, че приложението му може да промени състава на микробиотата и в някои случаи потенциалните й благоприятни ефекти върху храненето, като например модулиране на имунната система, подобряване на абсорбцията на минерали и намаляване на серумните нива на холестерола.

Някои от изследваните съединения са лактулоза, резистентни олигозахариди и декстрини, полизахариди като полидекстроза, арабиноксилани и устойчиви нишестета, както и някои полиоли като лактитол и изомалтулоза. Много настоящи кандидат-пребиотици и пребиотици попадат в хранителната и регулаторна дефиниция на диетичните фибри и са обозначени като хранителни вещества в тази категория.

Доказано е също, че полифенолите оказват влияние върху състава на чревната микробиота, какъвто е случаят с полифенолите в червеното вино, други полифеноли инхибират растежа на патогенни микроорганизми, като тези на зеления чай и чая.

ДИЗАЙН НА ХРАНИТЕ И ПРОДУКТИТЕ

Различни технологии позволиха включването на пробиотици в нови дизайнерски храни, като се обърна специално внимание на оцеляването на щамовете в продуктите, за да се гарантира тяхната жизнеспособност и заедно с това тяхната ефективност и ефикасност.

Пробиотиците трябва да отговарят на редица технологични изисквания, за да бъдат използваеми на индустриално ниво, като например да се отглеждат в голям мащаб, генетично стабилни, жизнеспособни в конкретна хранителна матрица и да са безопасни (в Европа те имат QPS статус, квалифицирана презумпция на безопасността).

Ферментиралите млечни продукти са първите, които включват пробиотици и техните щамове и са най-известните и изследвани. В момента обаче много компании са проектирали и нови храни от неферментирали млечни продукти или други млечни продукти, които включват щамове, непознати досега с иновативни текстури и презентации, въпреки че групата на ферментиралите млечни продукти все още е най-голямата предвид голямото потребление на форма традиционна.

Повече от сто големи и малки компании са разширили тези предложения от млечни продукти, считани и приети от цялото население като полезни на храносмилателното ниво, които включват нови лактобацили и нови бифидобактерии, добре идентифицирани и патентовани в повечето случаи от компаниите. изолирани и ги предложи на пазара.

Важна част и високо ценена днес от потребителя е голямото разнообразие от форми на презентации, които можем да намерим на пазара, като можем да избираме според възрастта и капацитета на потребителя, като избираме най-практичните според дозите, които са както е видно на фигура 2.

Предлагат се хранителни и дизайнерски продукти под формата на зърнени барове, бисквитки, масло, плодови сокове и плодове с мляко, сладолед, дъвки, месо и сирене главно.

Най-ценените дизайни са тези, които използват смеси от микроорганизми от 4 до 32 щама, чиито дейности и свойства се добавят или допълват, като дават високо сложни продукти с различни аромати, текстури и приложения, за които са предназначени.

Все още тези смеси са предимно Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, Bacillus, Streptococcus или Saccharomyces.

Сред добавките и/или хранителните добавки намираме на пазара капсули, таблетки за дъвчене, течни форми във флакони, бутилки, тухли и сашета. Дозировките обикновено са между 10 7 и 10 9 CFU/g, а запазването им между 2 и 8 ° C. След отваряне на контейнерите препоръката е винаги да се съхранява в хладилник, за да се запази жизнеспособността.

Значителни подобрения могат да бъдат намерени в кърмата за кърмачета. Храните за кърмачета за здрави деца, както и техните специални храни, включват пробиотици като диференцираща съставка в голямо мнозинство и са високо ценени, след като Европейският съюз и ESPGHAN разрешиха тяхното включване. Основните европейски и световни компании са включили различни пробиотици в храните за кърмачета със собствени щамове, които ги отличават от конкурентите.

Разтворите за орална рехидратация, които често се използват след епизоди на диария поради различни причини, са включили пробиотици във формулите си за по-бързо и по-ефективно възстановяване на увредения чревен микробит.

Повечето пробиотици са много чувствителни към температурата, така че както при включването им в храни или продукти, така и при консумацията им е препоръчително да се правят при стайна температура и никога горещо.

Извършват се много иновативни дизайни на продукти за урогенитална употреба, които действат чрез колонизиране на вагиналния епител и благодарение на неговите метаболити понижават неговото рН. Това възстановяване на вагиналната киселинност заедно с производството на антимикробни съединения понякога предотвратява разпространението на дрожди и бактерии, които причиняват най-честите вагинални инфекции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микробиотата, все още слабо известна днес, несъмнено е от голямо значение за човешкото здраве.

Жизнеността и потенциалът на сектора на пробиотиците е неоспорим.

Днес технологичният напредък направи възможно умножаването на броя на храните и продуктите, които съдържат пробиотици и много изследвания днес са насочени към търсене, идентифициране и оценка на нови пробиотични щамове, които да се добавят към нови храни и дизайнерски продукти с висока добавена стойност, високо ценени и изискван от европейския и световния потребител.

ЗА ДА ПРОЧЕТЕТЕ ПОВЕЧЕ

Генерален съвет на официалните асоциации на фармацевтите. "Каталог на парафармацията 2015-2016".

Flint HJ, Scott KP, Louis P, Duncan SH. Ролята на чревната микробиота в храненето и здравето. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2012 г., 4 септември; 9 (10): 577-89.

Консорциум по човешки микробиоми. Структура, функция и разнообразие на здравия човешки микробиом. Природа 2012. 486: 207–214.

Ramos-Cormenzana A, Monteoliva M, Nades F. "Пробиотици и здраве". Редакционен Díaz de Santos.

Voreades N, Kozil A, Weir TL. Диета и развитието на чревния микробиом на човека. Преден микробиол. 2014 г., 22 септември; 5: 494.

Yee Kwan C, Mehbrod Estaki M, Gibson DL. Клинични последици от дисбиоза, предизвикана от диета. Ann Nutr Metab 2013; 63 (suppl): 28-40.