SCOALA SANITARA SUPERIOARA POSTLICEALA DR. DINU CAMPINA

FORME FARMACEUTICE CU PROBIOTICE, PREBIOTICE SI SIMBIOTICE

EXAMEN DE CERTIFICARE A COMPETENELOR PROFESIONALE NIVEL 3+

CALIFICAREA PROFESIONAL: ASISTENT MEDICAL DE FARMACIE

COORDONATOR TIINIFIC:

Farmacist diriginte DRAGOMIR ELENA

ABSOLVENT:

SFETCU (SPIRIDON) MONICA

PROMOTIA 2014

CUPRINS

I. FORME FARMACEUTICE CU PREBIOTICE I PROBIOTICE

4

1. Introducere

42. Probiotice Prebiotice Sinbiotice

12

II. PREBIOTICE

17

1. Surse de prebiotice

17

2. Principalele substante prebiotice

18

2.1. Fructooligozaharide

18

2.2. Galactooligozaharide

26

2.3. Glucooligozaharide

31

2.4. Xilooligozaharide

31

3. Metabolismul factorilor bifidogeni

31

3.1.Studii in vitro 31

3.2. Studii in vivo 33

III. PROBIOTICE

36

1. Considerente generale

37

2. Selectarea tulpinii probiotice

39

3. Aspecte ale probiticelor legate de siguranta

40

4. Aspecte functionale ale probioticelor

41

5. Aspecte tehnologice ale probioticelor

44

6. Particularitati morfo-fiziologice gnerale ale bacteriilor probiotice

45

7. Efectele probioticelor

49

8. Modul de actiune al probioticelor

55

9. Beneficii ale probioticelor

56

10. Sursele de probiotice 62

IV. PRODUSE PROBIOTICE FORME FARMACEUTIE

66

1. Colon Help Probiotic Forte

66

2. Bebebian Adult

70

3. Benebian Junior Plus

72

4. Colostrum plus Probiotice

74

5. Refflor

76

6. Enterolactis

79

V. CONCLUZII

80

VI. INSTRUCTAJ DE PROTECTIA MUNCII

82

VII. BIBLIOGRAFIE

86

MOTTO

Cand vine vremea sa mananci corect si sa incepi sa faci exericitii, nu exista voi incepe de maine. Maine este boala.

V. L. Allineare

I. FORME FARMACEUTICE CU PREBIOTICE I PROBIOTICE

1. Introducere

n lucrarea de fa, am urmrit prezentarea prebioticelor i probioticelor cu sublinierea funcionalitii acestora.

Pentru prevenirea slbirii imunitii i a sntii generale, tendina actual este de a aciona pe cale natural. Intervenia cercetrilor de nutriie cumulat cu dorina de a preveni, propune pe piaa alimentar apariia produselor din aceast gam: prebiotice probiotice sinbiotice.

Importana acestora este recunoscut pe plan mondial din ce n ce mai mult i trebuie apreciat ct i cercetat pentru ca aceste alimente s ne aduc maximum de beneficii.

O definiie larg rspndit, elaborat de Organizaia Mondial a Sntii i Organizaia Agriculturii a Naiunilor Unite este aceea c probioticele sunt microorganisme vii, care, administrate n cantiti adecvate, confer un beneficiu sntii gazdei.

La nceputul secolului XX, Elie Metchnikoff (laureat al premiului Nobel) a observat c ranii bulgari au media de via ridicat datorit consumului ridicat de produse lactate fermentate de tipul iaurtului.

lie Metchnikoff este considerat ca fiind inventatorul probioticelor. Intrigat de longevitatea populaiei caucaziene i frecvena acestora de produse lactate acide, Metchnikoff a artat c acidul produs de organismele din produsele lactate acide previn infectarea intestinului gros i astfel aceasta duce la o prelungire a vieii consumatorului. Cu toate c ideile lui Metchnikoff se bazau strict pe bacteriile acido-lactice din produsele lactate acide, n curnd interesul altor oameni de tiin s-a ndreptat spre bacteriile acido-lactice de origine intestinal. Unul din aceti primi cercettori a fost Henneberg din Kiel care a propus utilizarea Lactobacilului acidofil intestinal pentru a produce ceea ce el numea Lapte acidofil, sau iaurt refcut. Cnd acest tip de produs fermentat a devenit un succes sub numele iaurt dulce n Germania i n alte ri Vest europene la nceputul anilor 1980, aspectele nutritive ale acestuia erau puin relevante dect era posibilitatea de producere a unui produs cu coninut slab de acid, cum ar fi iaurtul fermentat. n consecin, speciile de lactobacili utilizai pentru fermentaie au fost i nc sunt selectate cu strictee n funcie de de proprietile lor tehnologice i nu cu efectele lor benefice aduse sntii. Bacteriile probiotice utilizate n produsele comerciale azi sunt principalii reprezentani ai genurilor Lactobacillus i Bifidobacterium. Speciile de lactobacili din care s-au izolat legturi de probiotice sunt L acidophilus, L. johnsonii, L. casei, L. rhamnosus, L.delbruecki, L. gasseri i L. reuteri. Tipurile de bifidobacterii sunt: Bifidobacterium bifidum. B. Longum i Bifidobacterium infantis.

Exist i un motiv tehnologic pentru care aceste produse lactate sunt utilizate ca purttori ai probioticelor: majoritatea acestor produse au fost deja optimizate la extinderea supraviuirii unor organisme n timpul fermentaiei.

Astfel, tehnologia actual poate fi relativ uor adaptat pentru a garanta supravieuirea suficient ale bacteriilor probiotice adugate.

Probioticele n produse alimentare i farmaceutice au aprut pe pia n cursul ultimilor 20 de ani. Sunt definite ca nite culturi individuale sau mixte de microorganisme vii sau nepatogene, susceptibile s influeneze favorabil sntatea fiinei umane sau a animalului care le ingereaz.

La om, probioticele i manifest efectele n cavitatea bucal sau n tubul digestiv (sub form de alimente sau capsule), n cile respiratorii (ca aerosoli) sau n cele genito urinare (prin aplicaii locale).

Probioticele sunt microorganisme benefice care intr n alctuirea florei intestinale. Flora ajut la absorbia nutrienilor i la sinteza vitaminelor, funcionnd ca barier mpotriva infeciilor. Flora intestinal se diminueaz ca rezultat al dietei necorespunztoare, al folosirii antibioticelor, al altor medicamente, al infeciilor intestinale, al stresului i al mbtrnirii. Tehnologia de microincapsulare folosit asigur supravieuirea probioticelor pn la ajungerea lor n intestin, pentru eficient maxim. Probioticele ajut la meninerea balanei normale a microorganismelor (microflor) de la nivel intestinal. Tractul digestiv normal conine aproximativ 400 de tipuri de bacterii care mpiedic dezvoltarea bacteriilor duntoare i contribuie la meninerea unui sistem digestiv sntos. Cel mai mare grup de bacterii probiotice de la nivel intestinal este cel al acidului lactic, dintre care Lactobacillus acidophilus i delbrueckii. Probioticele pot fi gsite n comer ca suplimente dietetice.

Bacteriile productoare de acid lactic au fost utilizate la prepararea i prelucrarea alimentelor, din timpuri istorice. Acestea sunt implicate n obinerea alimentelor fermentate din materii prime agricole, cum sunt: laptele, carnea i produsele vegetale, care dein o pondere important n industria alimentar. Tulpinile de bacterii lactice folosite pentru obinerea produselor alimentare sunt izolate i selectate numai dup numeroase testri.

n ultimii ani, bacteriile lactice au fost folosite i ca produse de tip probiotic. Probioticele sunt microorganisme care, dup o administrare oral, sunt capabile s colonizeze tractul digestiv i s pstreze sau s determine o cretere a florei naturale digestive, prevenind aderarea microorganismelor patogene la peretele intestinului i asigurnd securitatea utilizrii optime a hranei. Unele tulpini de bacterii lactice inhib proliferarea bacteriilor patogene prin producerea de acizi organici i prin scderea pH-ului. De asemenea, unele bacterii lactice produc peroxidul de hidrogen i previn aderarea bacteriilor patogene la peretele intestinului. Datorit acestor proprieti, bacteriile lactice pot fi folosite ca probiotice.

Prin enzimele proprii, probioticele mresc utilizarea digestiv a hranei precum i procesele de detoxifiere. Astfel, probioticele produc cantiti mari de -galactozidaz, contribuind la ameliorarea digestiei lactozei.

Probioticele stimuleaz activarea sistemului imunologic acionnd ca barier de protecie a tubului digestiv. Pot fi folosite n combaterea diferitelor forme de cancer, att pe calea activrii sistemului imunitar, ct i prin inhibarea unor enzime implicate n carcinogenez intestinal.

Probioticele sunt culturi selecionate i concentrate de bacterii lactice, aparinnd, de regul, tulpinilor de Lactobacillus Acidophilus i Streptococcus Faecium sau de Bacillus i eventual drojdii din genul Saccharomyces.

Fig. 1 Lactobacillus Acidophilus

Fig. 2 Streptococcus Faecium

Fig. 3 Bacillus

Fig. 4 Saccharomyces.

Lactobacillus i Enterococcus sunt genuri bacteriene prezente n cantiti importante (104-108/g) n microflora digestiv a porcilor, vacilor i psrilor. Din contr, tulpinile din genul Bacillus i drojdiile nu sunt locuitori obinuii ai florei digestive. Dac ameliorarea obinut prin ingestia de proteine este clasic admis, mecanismele de aciune, n ceea ce privete organismele vii, sunt i n prezent controversate, acestea trebuind s ndeplineasc o serie de condiii pentru a putea aciona benefic asupra organismului animal.

n prezent, majoritatea cercettorilor accept c probioticele sunt concentrate viabile i atent selecionate de bacterii acido lactice, compuse adesea din tipuri de Lactobacillus acidophilus i Streptococcus faecium ori tipuri de Bacillus. Acestea sunt folosite pe scar larg n hran, cu scopul de a preveni tulburrile digestive sau pentru creterea performanelor zootehnice.

n alte studii, probioticele sunt definite ca bacterii intestinale naturale, care, dup administrarea oral a dozelor, sunt capabile s se stabileasc, s se colonizeze n tractul digestiv i s pstreze sau s determine creterea florei naturale a tractului digestiv, pentru a preveni colonizarea organismelor patogene i pentru asigurarea inocuitii hranei.

n rile aparinnd CEE (Comunitatea Economic European), n grupul produselor probiotice sunt incluse drojdii, enzime i alte substane cu rol probiotic, nct n anul 1988 existau cel puin 20 preparate biologice diferite, avnd la baz microorganisme aparinnd genurilor: Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Aspergillus, Saccharomyces, Enterococcus, Pediococcus, enzime (lactoperoxidaza, gluconaza, enzime nespecifice) i extracte de rumen.

Cteva sute de specii de bacterii se gsesc n intestinul gros n condiii normale. Majoritatea microorganismelor sunt anaerobe; totui, unele au o toleran fa de oxigen care variaz de la bacteriile metanogene, de exemplu, strict anaerobe, la bacteroide i bifidobacterii relativ tolerante. Bacteriile anaerobe depesc numrul speciilor aerobe (~ 1000). Multe studii au artat c microorganismele Gram negative aparinnd grupului Bacteroides reprezint bacteriile predominante din colon (~ 30% din totalul bacteriilor anaerobe). Alte grupuri conin microorganisme Gram pozitive. Predominante n acest grup sunt bifidobacteriile (~ 25% din flora intestinal) ca Bifidus longum, Bifidus adolescentis, care sunt predominante la aduli.

Industria alimentelor funcionale i a probioticelor se extinde considerabil dnd natere unor noi domenii prioritare. Pot fi amintite aici alimentele naturale ca sucul de merior, ceaiul verde, reetele pentru copii i btrni, alimentele medicale, produsele farmaceutice nutriionale (nutraceutical) i medicamentele. n aceast catalogare i schimbare a denumirilor, ntre medicament i aliment, exist n aparen un numr mare de nie pentru expansiunea sistemului alimentar care fac reclam la o nutriie optim i sntoas. n aceste condiii, alimentelor viitoare li se acord o atenie deosebit privind protecia, conservarea i bioprocesare probioticelor.

n prezent, consumatorii apreciaz alimentele att dup valoarea lor nutritiv, ct i dup capacitatea lor de a mbunti starea de sntate a individului. Alimentele funcionale au devenit un segment important n continu dezvoltare a pieii de desfacere ntruct producerea de alimente preambalate evideniaz n mod egal i valoarea nutritiv a ingredientelor funcionale din produsele lor. S-au extins studiile privind informaia alimentelor asupra consumrii alimentelor funcionale avnd drept int mbuntirea activitii tractului gastrointestinal cu bacterii lactice. Bacteriile de acest tip au fost denumite probiotice fiind selectate ncepnd de atunci tulpini predominant din genurile Lactobacilius i Bifidobacterium, care fac parte din microbiota normal a mucoasei intestinului uman. Tulpinile selectate au supravieuit tranzitului intestinal i au avut efect pozitiv asupra activitii microbiotei intestinale i indirect asupra sntii gazdei. Datorit efectului benefic asupra omului, bacteriile n cauz, n particular cele din produselor lactate de tip iaurt sau lapte fermentat, au fost denumite ingrediente funcionale.

n 1905, Stamen Grigoroy, un medic bulgar, a descoperit L. delbrueckii subspecii delbrueckii bulgaricus, care a fost gsit n iaurt natural. Aceasta a fost o descoperire important, deoarece a dus la descoperirea n continuare a efectelor probiotice asupra oamenilor i animalelor care mbuntete toleran la lactoz i are capacitatea de a stimula rspunsul imun.

Aceast tulpin de Bacillus a fost L. delbrueckii subsp. delbrueckii Bulgaricus. Un studiu recent a raportat izolarea i caracterizarea L. delbrueckii subspecia bulgaricus mpreun cu thermophilus Streptococcus din plante; n Bulgaria, a stat la baza preparrii tradiionalelor iaurturi L. Delbrueckii, care este o bacterie Gram pozitiv i anaerob facultativ. Este lung, filamentoas cu o dimensiune a celulei cuprins ntre 0,5 -0.8 de 2.0-9.0 milimetri. Mediul n care L. delbrueckii se dezvolt ar fi unul cu pH-ul relativ sczut, prefernd mediile acide. L. delbrueckii sufer o metabolizare homofermentativ ceea ce nseamn c este singur capabil s fermenteze lactoz i far alte zaharuri. L. delbrueckii se gsete n produse lactate cum ar fi iaurt, lapte i brnzeturi.

Bacteria Lactobacillus delbrueckii este un probiotic care ajut la mbogirea microflorei intestinale sau poate fi un catalizator la tratarea anumitor boli intestinale. Probioticele sunt culturi de microorganisme vii i active ce tranziteaz tractul gastrointestinal exercitnd o aciune de echilibrare a microflorei prin colonizarea direct a intestinului. Probioticele, aa-zisele bacterii benefice: bifidobacterii, lactobacili se gsesc sub form de aditivi n anumite alimente (iaurt, kefir sau alte produse lactate) sau n produse farmaceutice (tablete).

Bacteriile probiotice sunt comercializate n produsele fermentate, iar produsele lactate sunt principalii purttori ai probioticelor. Aceste produse sunt foarte potrivite pentru a furniza o imagine pozitiv asupra sntii a probioticelor din mai multe motive:

produsele fermentate i produsele lactate n principal, au o imagine pozitiv asupra sntii;

consumatorii sunt familiarizai cu faptul c produsele fermentate conin microorganisme(bacterii);

probioticele utilizate ca i organisme starter asociaz imaginea pozitiv a fermentaiei cu culturile probiotice.

n momentul n care sunt adugate probiotice la produsele fermentate, trebuie s se in seam de anumii factori care ar putea influena capacitatea probioticelor de supravieuire n produs i s devin activ n momentul intrrii n contact cu tractusul intestinal al consumatorului. Aceti factori includ:

starea fiziologic a organismelor probiotice adugate (indiferent dac celulele provin din faza de cretere logaritmic sau staionar);

condiiile fizice de depozitare ale produsului (temperatur)

compoziia chimic a produsului cruia i sunt adugate probioticele (aciditate, coninutul de carbohidrat disponibil, surs de azot, coninutul de minerale, activitatea apei, i coninutul de oxigen);

posibilele interaciuni ale probioticelor cu culturile starter (producerea de bacteriocine , antagonism i sinergism).

Interaciunile probioticelor, att cu matria alimentului ct i cu cultura starter, pot fi mai intense cnd probioticele sunt utilizate ca i cultur starter.

2. PROBIOTICE-PREBIOTICE-SINBIOTICE

2.1 PROBIOTICELE

Probioticele sunt suplimente alimentare care conin bacterii sau drojdii viabile ce au un efect benefic asupra organismului. Cele mai cunoscute specii de microorganisme folosite pentru formularea probioticelor sunt bacteriile lactice acidofile (LAB). Acestea sunt folosite de foarte muli ani n industria alimentar deoarece au capacitatea de a transforma zaharurile (inclusiv lactoz) i ali carbohidrai n acid lactic. Acesea nu au doar rolul de a asigura gustul caracteristic de fermentat (ex: iaurt), dar i de a asigura o mai bun conservabilitate a alimentelor prin reducerea pH-ului, cel mai important rol fiind acela de a asigura o microflor intestinal funcional i benefic sntii.

Probioticele sunt recomandate de doctori i de nutriioniti dup o cur cu antibiotice sau ca parte a tratamentului n cazul candidozelor intestinale. Probioticele au i rolul de a ntri sistemul imunitar.

n mod obinuit organismul dispune de o proprie ecologie microbian, cunoscut drept microflor intestinal. Numrul speciilor microbiene poate scdea n anumite circumstane, cum ar fi terapia cu antibiotice sau alte medicamente, excesul de alcool, stresul, bolile, expunerea la substane toxice sau chiar folosirea spunului antibacterian. n aceste cazuri numrul bacteriilor poate scdea drastic, mai ru, pot aprea competitorii, duntori n principal, n detrimentul sntii organismului. Meninerea unei microflore sntoase este dependent de o multitudine de factori, n special calitatea hranei. Utilizarea alimentelor probiotice n diet a demonstrat efectele benefice ale probioticelor asupra sntii tractului gastrointestinal i deci asupra organismului n ansamblu. Cele mai utilizate produse probiotice sunt alimentele probiotice, dar acestea se pot prezenta i sub form de tablete i capsule ce conin culturi bacteriene deshidratate la rece.

Probioticele, ca substane, sunt frecvent folosite ca aditivi alimentari, mai ales iaurturile i alte produse lactate. Microorganismele existente n probiotice nu sunt patogene sau toxice, sunt n cantiti adecvate; trecerea lor prin tractul gastrointestinal sau depozitarea lor nu le modific valabilitatea. Probioticele nu sunt vzute ca medicamente, ci ca substane benefice sntii. Probioticele pot fi adugate la mncare, sub forma aditivilor alimentari sau pot fi sub form de tablete, coninnd bifido - i lactobacterii i combinaii ale acestora. Scopul lor este normalizarea florei intestinale i profilaxia mbolnvirii.

Pe lng proprietile lor clinice i dorite asupra sntii, probioticele trebuie s ntruneasc cteva cerine de baz pentru dezvoltarea pieii produselor probiotice. Cea mai important cerin este ca bacteriile probiotice s supraviuiasc n numr suficient n produs, s fie asigurat stabilitatea lor fizic i genetic n timpul depozitrii produsului i de asemenea, ca proprietile lor eseniale care exprim beneficiile aduse sntii dup consumarea acestora s se menin n timpul fabricrii i pstrrii produsului.

n plus, probioticele nu trebuie s prezinte efecte adverse asupra gustului i aromei produsului i nu trebuie s intensifice acidifierea pe parcursul vieii de raft a produsului. n final, ar trebui s existe metode prin care s se identifice tipurile de probiotice nesigure. Pentru a exploata la maxim proprietile funcionale ale bacteriilor probiotice, procesele de obinere a produselor lactate trebuie modificate pentru a ntruni cerinele probioticelor.

Cum toate produsele lactate acide conin bacterii vii, produsele probiotice trebuie pstrate n spaii rcoroase. Aceasta este necesar att pentru a garanta rata mare de supravieuire a organismelor probiotice i pentru a asigura stabilitate suficient produsului. Mai mult ns, datorit faptului c tractul intestinal este considerat a fi mediul nconjurtor natural al bacteriilor probiotice, trebuie luat n considerare i coninutul de oxigen, potenialul redox i activitatea apei din mediul respectiv. Microorganismele active interacioneaz intens cu mediul transformnd compuii mediului n produi metabolici. De aceea, compoziia chimic a produselor lactate este de o importan major pentru activitatea metabolic a microorganismelor. Variabilele eseniale sunt tipul i cantitatea de carbohidrai disponibili, gradul de hidroliz a proteinelor laptelui(care determin posibilitatea apriiei de amino-acizi), compoziia i gradul de hidroliz al lipidelor din lapte (care determin posibilitatea apariiei acizilor grai cu caten scurt). Pe de alt parte, proprietile proteolitice i lipolitice ale probioticelor pot fi importante pentru degradarea ulterioar a proteinelor din lapte. Aceste dou proprieti pot avea efecte considerabile asupra gustului i aromei produselor lactate. Un aspect major al procesului de obinere a produselor lactate este interaciunea ntre probiotice i organismele starter. Dei se cunosc puine informaii despre aceast interaciune, sunt bine stabilite att efectele sinergistice ct i antagonice ntre diferitele organisme starter. De exemplu, cultura clasic pentru iaurt este caracterizat printr-o protosimbioz ntre Streptococcus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subspecia bulgaricus.

Specii microbiene folosite drept probiotice

Cele mai ntlnite probiotice conin diverse specii ale genurilor Bifidobacterium i Lactobacillus:

Bifidobacterium bifidum

Bifidobacterium breve

Bifidobacterium infantis

Bifidobacterium longum

Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus casei

Lactobacillus plantarum

Lactobacillus reuteri

Lactobacillus rhamnosus

Lactobacillus GG etc

Drept probiotic este folosit o singura specie de drojdii Saccharomyces boulardii.

Unele specii bacteriene sunt incluse n mod uzual n alimente, dar fr a avea efecte probiotice Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, etc.

Dintre produsele alimentare care conin bacterii lactice similare (cu efecte probiotice care uneori nu sunt dovedite) pot fi enumerate: Chefir, Iaurt, Varz murat, Kimchi, Kombucha.

2.2. PREBIOTICELE

Prebioticele sunt fibre alimentare sau polizaharide cu hidroliz parial (unele tipuri de celuloz, inulina, rafinoza), prezente n anumite alimente n stare natural (gulie, ceapa, banane, cicoare, rdcini de sfecl, rdcini de ppdie, semine de migdale, etc.) sau adugate ca aditivi n pine, fulgi de cereal, etc.. Aceste substane, nefiind digerate, ajung la nivelul colonului, unde exist microorganisme aparinnd exclusiv florei utile, capabile s se hrneac i s se dezvolte pe seama acestor compui. nmulirea bacteriilor intestinale utile este un fenomen cu aciune inhibant asupra germenilor patogeni.

Fa de probiotice, prebioticele prezint un efect mai lent, dar de durat mai lung.

Sursele obinuite de alimente prebiotice sunt soia, topinamburul (Jerusalem artichokes), ovzul, grul, orzul etc. Oligozaharidele-prebiotice se gsesc i n lapte i se crede c acestea au un rol deosebit de important n formarea sistemului imunitar la copii.

Oligozaharidele prebiotice sunt adugate la alimentele procesate, dintre acestea cele mai cunoscute fiind: fructooligozaharidele (FOS), xilooligozaharidele (XOS) i galactooligozaharidele (GOS). Oligozaharidele sunt polimeri formai ditr-un numr mic (3-10) de zaharide-zaharuri simple.

2.3. SINBIOTICELE

Pentru meninerea sntii i integritii florei intestinale sunt folosite aadar prebioticele. Aciunea principal a probioticelor are loc la nivelul intestinului subire, iar prebioticele la nivelul intestinului gros, dar numai combinarea celor dou poate da un efect sinergic. Din acest motiv s-a realizat o combinare a celor dou elemente, rezultnd sinbioticele.

Sinbioticele au fost denumite, de asemenea, ca fiind metabolii produi de ecoorganisme sau din activitatea sinergic a probioticelor i sinbioticelor, rezultnd lanuri scurte de acizi grai, aminoacizi, peptide, poliamine, carbohidrai, vitamine, numeroi antioxidani i fitosteroli, factori de cretere, factori de coagulare.

II. PREBIOTICELE

1. SURSE

Prebioticele sunt ntlnite n fulgii de porumb, terci, cicoare, pine, usturoi, fasole, mazre, anghinare, banane i multe alte produse. Meninerea unei microflore adecvate utilizeaz 10% din hrana consumat i 20% din volumul total de hran consumat. Studiile au artat o influen stimulatoare a carbohidrailor simplii, mai ales cei coninnd fructoz, asupra bifido i lactobacteriilor din intestinul gros.

FOS i inulina se gsesc n Topinambur (Jerusalem artichoke), cicoare, ceap i sparanghel. Produsele cu FOS derivate din rdcini de cicoare conin cantiti semnificative de inulina, o fibr larg distribuit n fructe i legume. FOS pot fi sintetizate cu ajutorul aparatului enzimatic al Aspergillus niger care acioneaz asupra sucrozei. GOS se gsete n boabele de soia i pot fi sintetizate din lactoz. FOS, GOS i inulina se gsesc pe pia ca suplimente alimentare sub form de capsule, tablete sau pulbere.

Nu toate oligozaharidele naturale se gsesc sub form de glicoproteine sau glicolipide. Unele, cum ar fi rafinozele, se gsesc ca elemente de depozitare sau de transport a carbohidrailor n celulele plantelor. Altele, ca maltodextrinele sau celodextrinele, rezult prin cultivarea enzimatic microbian a polizaharidelor, cum ar fi amidonul sau celuloz.

2. PRINCIPALELE SUBSTANE PREBIOTICE

2.1. FRUCTOOLIGOZAHARIDE

FRUCTOOLIGOZAHARIDE NATURALE

Fructooligozaharidele naturale sunt alctuite dintr-o molecul de glucoz (G) i 1-4 molecule de fructoz (F) legate prin legturi glicozidice. Ele se mpart n urmtoarele grupe:

GF fructooligozaharide alctuite dintr-o molecul de glucoz i o molecul de fructoz i sunt reprezentate de : turanoz, malturoz, leucroz i izomalturoz;

GF2 fructooligozaharide reprezentate de 1-kestoza, 6-kestoza i neokestoza;

GF3 - fructooligozaharide care includ nistoza, bicurcoza i neobifurcoza;

GF4 fructooligozaharide care includ fructozilnistoza i bifurcoza.

n general, fructooligozaharidele sunt larg rspndite n natur. Ele se gsesc n concentraii mari n plante, sub form de carbohidrai de rezerv.

Cantiti mari de fructooligozaharide se gsesc n cicoare (73,6%, raportat la s.u.), ceap (72% raportat la s.u.), dalie (70% raportat la s.u.) i usturoi (50% raportat la s.u.). n tuberculi de truf alb Helianthus tuberosus, de asemenea, se gsesc cantiti mari de fructooligozaharide.

Enzimele responsabile pentru formarea polimerilor i oligomerilor de fructoz sunt fructoziltransferazele iar substratul pe care acioneaz este zaharoza. Allen i Bacon (1956) au obinut 2 kestoze (1-kestoza i neokestoza) cu o fructoziltransferaz obinut din frunze de sfecl de zahr. Din tuberculii de truf alb (Helianthus tuberosus) au fost izolate 2 tipuri de enzime implicate n biosinteza FOS: astfel trizaharidele (GF2) au fost obinute sub aciunea enzimei zaharoza: zaharoza 1F fructoziltransferaze ( SSF) iar apoi oligozaharide cu mas molecular mai mare(GF2) au fost obinute cu ajutorul enzimelor fructan 1F fructozil transferaza (FFT). Ceapa i sparanghelul sunt, de asemenea, importante surse de fructoziltransferaz.

Shiomi i alii au studiat, n detaliu, fructoziltransferazele izolate din rdcin de sparanghel (Asparagus officinalis L.). Cu aceste enzime au sintetizat 11FOS, care au fost identice cu cele izolate. Autorii au mai observat c oligozaharidele din sparanghel sunt obinute prin aciunea combinat a trei tipuri de fructoziltransferaze i anume: zaharoza: zaharoza 1F fructoziltransferaza, 6G fructoziltransferaza i 1F fructoziltransferaza. Ulterior, dup purificarea i caracterizarea individual a acestor fructoziltransferaze autorii au observat c proprietile lor generale sunt asemntoare cu cele ale enzimelor din truf alb, dar specificitatea lor pentru substrat difer.

Un cercettor indian, Satyanarayana (1976) a studiat enzimele implicate n formarea oligomerilor i polimerilor de fructoz din agave (Agave vera cruz). El a izolat diferite oligozaharide pe care le-a sintetizat n vitro i a propus un mecanism de aciune pentru enzima respectiv. Autorul a observat c spre deosebire de alte fructoziltransferaze, enzima din agave este capabil s sintetizeze inulotrioz din inulobioz. Autorul mai menioneaz c oligozaharidele care apar natural n Agave vera cruz (1-kestoz, 6-kestoz, neokestoz) nu provin numai din reacii de transfructozilare ci i din diferite trepte de hidroliz a oligozaharidelor cu mas molecular mai mare sau a polimerilor de fructoz sub aciunea enzimelor cu activitate hidrolitic (hidrolaze).

Fructooligozaharidele pot fi sintetizate i cu ajutorul enzimelor de origine microbian. Pazur ( 1952) a izolat o fructoziltransferaz din Asp. oryzae. Cu aceast enzim el a obinut 2 oligozaharide pe care le-a numit provizoriu 1-inulobiozil-D-glucoza i inulotrizol-D-glucoza care, mai trziu s-au dovedit a fi 1-kestoza i nistoza. Enzima se deosebete de celelalte fructoziltransferaze prin specificitate de substrat, ea putnd utiliza numai zaharoza sau rafinoza ca substrat.

Utiliznd un substrat de zaharoz cu ajutorul fructoziltransferazei din Claviceps purpurea au fost obinute mai multe fructoziltransferaze prin care sunt menionate i 1-kestoza i neokestoza.

Fusarium oxysporum este un alt furnizor important de enzime cu activitate transfructozilazic, care a fost studiat de muli cercettori. Maruyama i Onodera (1979) au izolat dou tipuri de fructoziltransferaze, iar Gupta i Bhatia (1982) au obinut mai multe fructozoligozaharide prin cultivarea lui F. oxysporum pe un mediu de zaharoz.

ncepnd cu anul 1990, datorit tehnicilor mai avansate de izolare i purificare s-au obinut enzime care pot realiza producii mari de FOS i care au fost propuse pentru utilizare la scar industrial. Astfel Hidaka i alii au izolat fructoziltransferaze din tulpini de Aspergillus niger, pe care, dup ce le-au caracterizat din toate punctele de vedere, le-au propus spre utilizare la scar industrial n vederea obinerii de siropuri de FOS. Autorii au observat c prin utilizarea enzimelor din Aspergillus niger se pot obine siropuri cu concentraii > 50-60% FOS.

Hayashi i alii (1991,1993) au studiat enzimele productoare de FOS din specii de Aureobasidium. Aceast enzim poate fi utilizat cu succes la obinerea de FOS datorit faptului c are activitate enzimatic ridicat. Jung i colaboratorii ( 1987) i Smith i colaboratorii (1991) au obinut un preparat de fructoziltransferaz cu activitate enzimatic mare, utiliznd o drojdie neagr, Aureobasidium pullulans.

Este important de menionat c enzimele din Aspergillus niger i Aureobasidium pullulans au o regiospecificitate ridicat n sensul c transfer unitatea de fructoz din molecula unei zaharoze carbonului C1 al fructozei din cea de-a dou molecul de zaharoz. Din materiile prime de origine vegetal fructooligozaharidele pot fi obinute prin extracii n bacterii de extracie, ce funcioneaz n contracurent.

FRUCTOOLIHGOZAHARIDELE OBINUTE DIN ZAHAROZ

n general, fructooligozaharidele de sintez sunt constituite dintr-un lan liniar de uniti -D-fructofuranoz, legate prin legturi -D-fructofuranoz, legate prin legturi (21) - glicozidice, avnd la extremitatea nereductoare o unitate de D-glucopiranoz (glucidul terminal este zaharoza).

1. Prin hidroliza enzimatic controlat a inulinei, care este un polimer de fructoz obinut din rdcin de cicoare principalul utilizator al acestui tip de procedeu este firma belgian Orafti, iar produsul obinut are denumire comercial de Raftilose, fiind comercializat n form lichid sau pulverulent, cu diferite grade de puritate. Fructooligozaharidele din Raftilose pot avea ntre 2 i 9 monozaharide dar, n general, predomin cele care au 4 uniti de monozaharuri pe lan.

2. Prin sintez enzimatic cu fructoziltransferaze, utiliznd un substrat de zaharoz. Mecanismul de aciune al fructoziltransferazei depinde de sursa din care este obinuta enzima. n general, n plante i unele microorganisme sinteza fructooligozaharidelor are loc sub aciunea combinat a mai multor tipuri de fructoziltransferaze, n schimb la cele mai multe microorgaanisme sinteza are loc sub aciunea unui singur tip de enzim. De exemplu, sinteza fructooligozaharidelor din trufa alb ( Helianthus tuberosus) are loc sub aciunea a dou enzime: zaharoza: zaharoza 1-fructoziltransferaza SST) i -(21) fructan: (21) fructan 1-fructoziltransferaza FFT). n prima faz sub aciunea enzimei SST din 2 molecule de zaharoz se formeaz o molecul de glucoz i un oligofructozid, enzima fiind incapabil s realizeze polimerizarea peste nivelul de trizaharid. Ulterior sub aciunea enzimei FFT sunt sintetizai succesiv succesiv oligomeri de fructoz mai mari. Reaciile enzimatice care au loc sunt:

unde: GF este molecula de zaharoz;

n numr de resturi de fructoz fr cea prezent n zaharoz.

Enzima izolat din agave sintetizeaz fructooligozaharidele cu mas molecular mai mare. Mecanismul de aciune al acestei fructoziltransferaze este:

GF + fructoziltransferaz F fructoziltransferaza + G

F fructoziltransferaza + GF GF2 + fructoziltransferaza

Se menioneaz cu glucoza, nu fructoza, din cea de-a dou molecul de zaharoz acioneaz ca acceptor pentru unitile de fructoz transferate de enzim. Iar fructooligozidele GF, GF3 i GF4 care se formeaz nu pot aciona ca donori de resturi de fructoz ci numai ca acceptori n vederea obinerii de oligozaharide mai mari (cu mas molecular mai mare).

Acest mecanism este identic cu cel al fructoziltransferazei din cicoare dup cum menioneaz Singh i Bhatia (1971).

Dickerson (1972) propune un mecanism de reacie pentru enzimele din Claviceps purpurea care produce, n principal, oligozaharide de tipul neokestozei. Reaciile care au loc sunt:

unde numerele indic poziia atomilor de carbon care particip la formarea legturilor glicozidice, iar sgeile reprezint direcia legturii ( F21G este zaharoza). n plus cele dou reacii de sintez de mai sus sunt nsoite de reacii de hidroliz, fiind hidrolizat, n special legtura F2 6G. Astfel, produsul primei reacii acioneaz att ca donor ct i ca acceptor pentru modul de aciune al fructoziltransferazei obinut din Aureobasidium pullulans. Mecanismul de aciune al enzimei este prezentat mai jos:

Conform acestui mecanism enzima acioneaz asupra zaharozei cataliznd o reacie de disproporionalitate unde o molecul de zaharoz servete ca donor iar alta are rol de acceptor.

Enzimele izolate din sp. Aureobasidium i Asp. niger au o regiospecificitate ridicat, explicaia constnd n faptul c ele realizeaz transferul selectiv al restului fructozil de la o molecul de zaharoz la carbonul C1 al unitii de fructoz din cealalt molecul de zaharoz, obinndu-se FOS de tipul 1-kestoz.

n concluzie, cele mai multe dintre fructoziltransferazele microbiene pot cataliza reacii de tipul: o treapt principal reversibil i o treapt ulterioar ireversibil, dup cum se arat mai jos:

unde: Fru fructoza;

enz furctoziltransferaza;

R glucoza

Cu privire la caracteristicile enzimelor prezentate mai sus se menioneaz c, n general, cele microbiene sunt mai termostabile dect cele de origine vegetal. Fructoziltransferazele microbiene au activitate optim la pH = 5-6,5 i temperaturi cuprinse ntre 50 i 60C. Aceste enzime sunt convenabile pentru utilizare la scar industrial datorit faptului c pot cataliza reacii de transfer chiar i la concentraii ridicate ale substratului (700-850g/hl).

Pn acum inhibitorii i activatorii fructoziltransferazelor izolate din diferite surse, au fost stabilii numai pentru unele dintre acestea. Astfel, fructoziltransferaza din Agave america este activat de ioni de Ca, Mg, Co i Li i inhibat de Ag, Pb, Hg, Al, Sn, pe cnd enzima din Aureobasidium sp. este inhibat de Hg, Cu i Pb iar activatorii ei nu se cunosc.

Specificitatea fructoziltransferazelor microbiene depinde, n primul rnd, de restul -D--fructofuranozic al zaharozei. Unele oligozaharide care au uniti terminale de fructoz ( rafinoza, inulibioza) pot fi utilizate ca substraturi n sinteza fructooligozaharidelor. De altfel, unele fructooligozaharide ca 1-kestoza, nistoza i 1F-fructozilnistoza pot aciona att ca donori ct i ca acceptori de uniti fructozil.

Din considerentele menionate mai sus, fructooligozaharidele sunt obinute industrial numai cu fructoziltransferaze de origine microbian. Cele mai utilizate dintre acestea sunt fructoziltransferaza din Aspergillus oryzae care este folosit de firma japonez Meiji Seika Co (prima firm care a produs i comercializat fructooligozaharide, cu denumirea comercial de Neosugar, n anul 1984 i fructoziltransferaza din Aureobasidium pullulans utilizat de societatea coreean Cheil Food and Chemical).

Fructooligozaharidele pot fi obinute printr-un procedeu discontinuu n care caz enzima este sub form solubil sau printr-un procedeu continuu n care enzima este utilizat sub form imobilizat n gel de alginat de Ca (sau alginat de Na). Conversia zaharozei are lor n reactoare cu pat fix, la o temperatur de 50C. Se recomand ca soluia de zaharoz s aib o concentraie de 600-850 g/l.

n prezent, cele mai utilizate sunt procedeele continue de obinere a fructooligozaharidelor.

Microorganismele sub form de cultur pur n eprubete cu mediu nclinat sunt multiplicate, mai nti, n vase de laborator, iar apoi ntr-un laborator care conine un mediu nutritiv pentru stimularea producerii de fructoziltransferaz. n continuare, enzima separat de miceliu este imobilizat pe un suport de alginat de sodiu.

Soluia de zaharoz, cu o concentraie de 50-60%, preparat n prealabil, este trecut prin coloan cu enzim imobilizat.

Neozahrul P este un produs alctuit exclusiv din fructooligozaharide i a fost obinut din neozahrul G prin separarea glucozei, fructozei i zaharozei reziduale prin metode cromatografice.

n procedeul industrial de obinere a fructooligozaharidelor, o problem care apare este produsul de reacie glucoza care are efect inhibitor asupra fructoziltransferazei. Din acest motiv, n general, se obin amestecuri care conin 55-60% FOS (n raport cu s.u.), glucoz, fructoz i zaharoz.

Pentru obinerea unor siropuri cu concentraii ridicate de FOS, deci pentru realizarea unei conversii mai eficiente a zaharozei n FOS s-a propus utilizarea, n proces a glucozoxidazei.

Sinteza chimic este un procedeu ieftin de obinere a fructooligozaharidelor. n acest caz, zaharoza amorf, anhidr, nclzit n mediu acid, n condiii controlate, este transformat ntr-un cation fructozil i un anion glucozil.

Cationul fructozil este foarte reactiv i sufer un atac nucleofil sub aciunea oxigenului gruprii hidroxilice prezente n mediul de reacie. Astfel, cnd cationul fructozil este generat n prezena unei molecule polihidroxilate, cum este zaharoza, se produce un derivat de zaharoz fructozilat. De exemplu, la evaporarea unui amestec format din 60 g zaharoz, 60 mg acid citric i 4 ml ap deionizat, sub vid i la temperatura camerei, se obine un amestec amorf, anhidru, acid zaharoz (AAAS) care se transform ntr-un produs spongios dup ce 80-85% din ap a fost evaporat.

Prin termoliza AAAS la 100C (60 min) se produc trei kestoze ( 1-kestoza, 6-kestoza i neokestoza).

Dac termoliza are loc la 120C/80 min, se obine un fructoglucan din zaharoza care nu a reacionat n etapa precedent i kestozele formate n timpul echilibrrii reaciilor, ca mai jos :

Fructoglucanul obinut are masa molecular 4100 i gradul de polimerizare 25. Circa 85% din fructoglucan nu este colorat, asemnndu-se cu polidextroza. Aceste produse obinute prin termoliz sunt denumite Sucrose Thermal Oligosaccharide (STO). Dintre proprietile fiziologice i funcionale ale FOS se pot meniona:

au grad de dulce sczut 0,3 din gradul de dulce al zaharozei) putnd fi utilizate n diferite tipuri de alimente unde utilizarea zaharozei este limitat de gradul su de dulce ridicat;

nu sunt hidrolizate de enzimele digestive deci nu sunt utilizate ca surs de energie n organism (sunt acalorice), putnd fi folosite, fr probleme, de diabetici;

nu sunt cariogene, ceea ce se explic prin faptul c nu sunt utilizate de Streptococcus mutans care produce acizi i glucani insolubili, care sunt principalii vinovai de apariia cariilor dentare;

accelereaz proliferarea bifidobacteriilor n colon i mpiedic creterea microorganismelor putrefactive care produc diaree;

reduc nivelul colesterolului seric, fosfolipidelor i trigliceridelor.

2.2. GALACTOOLIGOZAHARIDE

GALACTOOLIGOZAHARIDE NATURALE

Aceste oligozide se gsesc n produse de origine vegetal sub form de mono-, di- i tri -galactozil-zaharoza, cunoscute sub denumirea de rafinoz, stachioz i verbacoz.

Galactooligozidele, menionate mai sus, pot fi extrase din boabe de soia, prin nmuierea acestora n apa alcalinizant. De asemenea, ele se gsesc n apele de splare acidulate care rezult la obinerea concentratelor proteice din fin de soia sau n zerul obinut dup precipitarea proteinelor din extractul alcalin al finii de soia, n vederea obinerii izolatelor proteice.

Datorit faptului c bifidobacteriile au o activitate -galactozidazic mai mare dect alte bacterii intestinale, oligozaharidele menionate permit proliferarea selectiv a acestor bacterii benefice n tractul intestinal uman. n situaia n care bifidobacteriile sunt n numr mic sau lipsesc, datorit faptului c organismul uman nu dispune de -galactozidaz, -galactozidele ajung n colon unde sunt fermentate de bacterii gazogene i astfel apar simptome ca dureri abdominale, flatulen i chiar diaree, atunci cnd sunt ingerate n cantiti mari.

GALACTOOLIGOZAHARIDE OBINUTE DIN LACTOZ

Galactooligozaharidele pot fi obinute prin procedee enzimatice i anume:

sintez prin reversia hidrolizei;

sintez prin transgalactozilare.

Reacia de reversie a hidrolizei este posibil prin controlul termodinamic al poziiei de echilibru a reaciei de hidroliz:

Condiii adecvate de lucru implic un mediu concentrat, o activitate a apei sczut, eliminarea produsului de reacie. Plecnd de la soluii concentrate de galactoz (25%), n prezena -galactozidazei se poate obine un amestec de galactozide dup 5 zile de reacii la temperatura camerei (Stephen i colab., 1962).

Dezavantajul producerii de oligozaharide prin reversia hidrolizei este acela c se obine un amestec de galactooligozaharide datorit lipsei de regiospecificitate a enzimelor folosite.

Sinteza galactooligozaharidelor prin transgalactozilare are loc tot sub aciunea galactozidazelor, care realizeaz transferul radicalului galactozil de la un donor la un acceptor eficace.

n acest caz, reacia este subcontrolul cinetic, nu termodinamic i prin urmare produsul de sintez poate deveni la rndul su substrat pentru enzim.

n situaia n care sinteza galactooligazaharidelor are loc plecnd de la lactoz, aceasta poate juca simultan att rol de donor ct i de acceptor de D-galactozili. Acest fenomen a fost observat la hidroliza unei soluii concentrate de lactoz cu ajutorul lactazei din Saccharomyces lactis (Burvall, 1980).

Toate galactooligozaharidele obinute din lactoz, dar, n special, trizaharidul -D-galactozil (16) lactoza, stimuleaz creterea bifidobacteriilor (Yazawa i Tamura, 1982). De altfel, instalarea unei populaii bifidice numeroas n tractul gastrintestinal al sugarilor alptai natural este atribuit prezenei unor oligozaharide ce conin galactoz n laptele uman (Matsumoto, 1993, Smart, 1993).

Lactuloza este un dizaharid alctuit dintr-o molecul de -D-galactopiranoz i o molecul de -D-fructofuranoz legate (1>4 glicozidic.

Ea se gsete n cantiti mici n produsele lactate prelucrate termic lapte condensat, lapte concentrat, lapte tratat UHT .a., cantiti care nu sunt satisfctoare pentru dezvoltarea bifidobacteriilor n tractul intestinal (Andrews, 1984).

Industrial, lactuloza este obinuta din lactoz prin izomerizare alcalin (lactoza este nclzit n prezena boratului utilizat drept catalizator), proces prin care din structura lactozei este transformat n fructoz ( Mizota, 1987).

Lactuloza este inclus n categoria factorilor bifidogeni, deoarece nu este hidrolizat sau absorbit n partea superioar a tractului gastrointestinal, iar n colon este metabolizat preferenial de bifidobacterii. Acest compus are, ns, multe alte aplicaii medicale fiind utilizat sub form de preparate farmaceutice (Duphalac, Bifiteeral, Chronulac, Cephulac) pentru controlul constipaiei i encefalopatiei portosistemice (Broklehurst) i, de asemenea, pentru prevenirea endotonemiei (Pain i Bailey).

Prin fermentarea lactulozei de ctre bifidobacterii, crete producia de acid acetic i lactic n colon i se reduc cantitile de NH3 (Vinee i Buridge, 1990), acizi biliari secundari (Thornton i Heaton, 1981) i acizi toxici ( butiric i valeric) ( Mortensen, 1990).

Lactosucroza este un trizaharid format dintr-o molecul de lactoz de care, prin intermediul glucozei, este legat (21)glicozidic o molecul de fructoz.

Industrial, lactosucroza se obine dintr-un amestec de lactoz i zaharoz folosind -fructofuranozidaza ca enzim de transfructozilare.

Acest oligozaharid a fost utilizat iniial n combinaie cu sulfat de neomicin, sulfat de paramomicin, acid nalidixic i LiCl la prepararea unui mediu selectiv pentru izolarea bifidobacteriilor.

Lactitolul este un factor bifidogen obinut tot din lactoz. Astfel, prin hidrogenarea unei soluii de lactoz cu concentraii de 30-40% la 100C i n prezena unui catalizator de Ni se poate obine lactitol.

Utilizarea lactitolului ca factor bifidogen a fost propus datorit faptului c este hidrolizat foarte lent n intestinul subire, cea mai mare parte din cantitatea ingerat ajungnd n colon, unde sub aciunea microbiotei intestinale se formeaz acizi care scad pH-ul colonului.

n afar de proprietatea de a funciona ca substan bifidogen, lactitolul mai are i proprieti fiziologice, cum ar fi: reduce nivelul colesterolului seric (Sugimoto, 1976), modific metabolismul acizilor colici n intestin (Booy, 1987), poate fi utilizat n tratamentul encefalopatiei hepatice i a constipaiei, are grad de cariogenitate foarte sczut.

2.3. GLUCOOLIGOZAHARIDELE

n categoria glucooligozaharideloir prebiotice sunt incluse izomaltooligozaharidele i geniooligozaharidele care se pot obine prin diferite metode enzimatice din amidon.

IZOMALTOOLIGOZAHARIDELE sunt alctuite din resturi de D-glucoz legate (1,6)glicozidic. Ele sunt obinute din amidon care, n prealabil, este hidrolizat cu i -amilaz obinndu-se un sirop bogat n maltoz. Acest sirop este tratat cu o -transglucozidaz obinut din Aspergillus niger (Koper i Koch, 1988). Oligozaharidele formate joac simultan att rol de donor ct i de acceptor de resturi D-glucoz. Astfel, n general, se obin amestecuri ce conin att izomaltooligozaharide ct i oligozaharide care au resturile de D-glucoz legate 1,6 sau 1,4 glicozidic.

Procedeul cu -transglucozidaz din Asp. niger a fost pus la punct de societatea japonez Haya Shibare.

Societatea Showa Sangyo Co a pus la punct un alt procedeu de sintez a izomaltooligozaharidelor, utiliznd ca substrat o soluie concentrat de maltodextrine, iar ca enzime un amestec de glucoamilaz i pullulanaz. n mod obinuit, aceste enzime sunt utilizate la hidroliza maltodextrinelor n vederea obinerii de D-glucoz. Acionnd ns asupra soluiilor concentrate de maltodextrine, cele dou enzime sintetizeaz oligozaharide care conin legturi 1,6 glicozidice, datorit reactivitii ridicate a gruprii hidroxil de la C6 al resturilor D-glucopiranozice ( Amarakone, 1984).

Sinteza izomaltooligozaharidelor poate fi realizat i printr-o reacie de transglucozilare catalizat de o neopullulanaz obinut din Bacillus stearothermophilus modificat prin mutageneza dirijat ( Kuriki, 1993).

GENIOOLIGOZAHARIDELE sunt alctuite din resturi de glucoz legate 1,6 glicozidic. Ele se obin din sirop de glucoz prin transglucozilare. Nu sunt hidrolizate n stomac i intestinul subire i astfel ajung intacte n colon, unde sunt metabolizate n principal de bifidobacterii i lactobacili.

Sigurul productor de geniooligozaharide, cu denumire comercial de Gentose este firma japonez Nihon Shokuhin kako.

2.4. XILOOLIGOZAHARIDELE

Aceste oligozaharide sunt obinute din xilani prin hidroliz enzimatic cu endo 1,4-xilanazp. Pentru a produce xilooligozaharide de nalt puritate, din amestecul obinut la hidroliz, se ndeprteaz att monozaharidele ( xiloza) ct i glucidele cu masa molecular foarte mare, utiliznd tehnici de membran ultrafiltrare i osmoz invers).

Aciunea bifidogen cea mai important o are xilobioza (4-0--xilopiranozil-D-xilopiranoza), care se i utilizeaz n preparatele prebiotice lichide.

3. METABOLISMUL FACTORILOR BIFIDOGENI

Cu privire la modul n care bifidobacteriile utilizeaz diferii factori bifidogeni, rezultate concludente au fost obinute pe baza experimentelor realizate n vitro. Studiile n vivo nu furnizeaz informaii exacte datorit faptului c nu se tie cu exactitate ce se ntmpl cu factorii bifidogeni n organismul uman, rezultatele obinute fiind contradictorii.

3.1. STUDII IN VITRO

Bifidobacteriile de origine uman se comport diferit pe mediile n care fructooligozaharidele sunt utilizate ca singur surs de carbon. Astfel, Bifidobacterium bifidum nu se dezvolt pe aceste medii, Bifidobacterium longum utilizeaz numai unele fructooligozaharide (1-kestoza, nistoza), n schimb Bifidobacterium adolescentis i Bifidobacterium infantis se dezvolt bine n prezena acestor oligozaharide. Bacterii intestinale nedorite cum sunt Bacteroides melaninogenicus, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli i speciile de Clostridium nu pot metaboliza fructooligozaharidele ( Hidaka, 1986; Mitsucka, 1987).

Mitsuoka i Hidaka 1987) au observat c bifidobacteriile i bacteriile lactice (Lactobacillus acidophilus i Lb. casei) se dezvolt mult mai bine n medii cu lactuloz dect n cele cu fructooligozaharide, ns bacterii nedorite cum sunt clostridiile pot utiliza, la fel de bine, acest izomer al lactozei. De asemenea, lactuloza poate fi metabolizat uor i de unele tulpini de Escherichia coli.

Un studiu cu privire la influena factorilor bifidogeni (flactuloza i fructooligozaharidele) asupra creterii bifidobacteriilor a fost realizat de Dubey i Mistry ( 1996). n studiul pe care l-au realizat Dubey i Mistry susin c lactuloza i fructooligozaharidele nu influeneaz dezvoltarea bifidobacteriilor n vitro. Pentru aceasta, autorii au adugat factori bifidogeni, n concentraie de 0,5% n mediul de cultur reprezentat de formule de hrnire pentru copii, pe baz de soia sau hidrolizat de cazein. Apoi formulele au fost inoculate cu 2,5% cultur pur sau mixt de bifidobacterii i termostatate la 37C, timp de 24 ore. Tulpinile de bifidobacterii testate au fost Bifidobacterium bifidum (ATCC 15696); Bifidobacterium breve (ATCC 15700), Bifidobacterium infantis ( ATCC 15697) i Bifidobacterium longum ( ATCC 15708).

n concluzie, autorii consider c factorii bifidogeni pot stimula creterea bifidobacteriilor n vitro numai n situaia n care n mediul de cultur nu exist alt surs de carbon.

Mizota (197) a realizat un studiu cu privire la modul n care este utilizat lactuloza de diferite microorganisme i a observat c unele specii Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus acidophilus, Staphylococcus aureus i Escherichia coli) necesit o perioad de adaptare pe mediile cu acest dizaharid, dar nu produc gaze prin metabolizarea ei. Culturile pure de Clostridium perfringens se dezvolt bine n medii cu lactuloz dar produc gaze, n schimb Escherichia coli necesit 3 zile de adaptare pe astfel de medii i, de asemenea, produc gaze prin metabolizarea acestui dizaharid.

Mizota (1987) a observat c, spre deosebire de lactuloz, lactitolul este utilizat foarte puin de bifidobacterii. Similar, bacteriile lactice (Lactobacillus acidophilus, Lb. fermentum i Lb. helveticus) metabolizeasz lactitolul (Haryu, 1991).

Bifidobacteriile (Bif. infantis, Bif. longum, Bif. adolescentis) pot metaboliza di i trizaharide ce conin galactoz (n principal galactooligozaharide obinute prin transgalactozilare) fr a necesita o perioad de adaptare. De asemenea, tulpini de Escherichia coli i Klebsiella pot metaboliza aceste galactooligozaharide, ns Lb. acidophilus i Str. faecalis nu se dezvolt pe mediile cu aceste surse de carbon (Minami, 1983).

Alte studii au artat c stachioza i rafinoza sunt utilizate de bifidobacterii ca surs de energie. Aceste zaharuri pot fi metabolizate de Bif. infantis ns nu sunt utilizate de E. coli i Str. faecalis. Rafinoza poate fi metabolizat de bifidobacterii fr precultivare, dar n cazul stachiozei este necesar o perioad de adaptare (Yazzuwa i Tamura, 1982).

3.2. STUDII IN VIVO

Testele cu factori bifidogeni realizate n vivo au fost concentrate, n primul rnd, asupra fructooligozaharidelor i mai puin asupra lactulozei, galactooligozaharidelor i xilooligozaharidelor.

Introducerea fructooligozaharidelor n alimentaia uman (15g/zi) conduce la o cretere a numrului de bifidobacterii de 10 ori (Mitsuoka, 1987). n acelai timp pH-ul intestinal se reduce cu 0,3 uniti, iar numrul enterobacteriilor descrete de la 108 la 107,6. Hidaka ( 1986) a realizat un studiu similar i a observat o cretere a produciei de acizi acetic i lactic cnd numai 8 g fructooligozaharide au fost administrate zilnic.

Tamura (1992) a realizat un studiu cu copii care au primit formule de hrnire coninnd 2% lactuloz i a observat o cretere a bifidobacteriilor de la 20 la 67% (n raport cu microbiota colonului). Teste suplimentare, realizate de acelai autor au artat c atunci cnd numai 3g lactuloz au fost ingerate de aduli, numrul bifidobacteriilor crete de la 8,3% la 47,4%, dar descrete dup ntreruperea administrrii.

Yoneyama (1992) a suplimentat raiile cobailor testai cu 0,1 i 10% lactosucroz i a observat c n ambele cazuri are loc o descretere semnificativ a pH-ului intestinal. De asemenea, autorul a observat o cretere semnificativ a numrului de lactobacili, bifidobacterii, enterobacterii n cazul raiilor cu 10% lactosucroz, dup 2 sptmni de la administrare. Dup 4 sptmni numrul lactobacililor i bifidobacteriilor continu s creasc ns cel al enterobacteriilor descrete. n cazul raiilor cu 1% lactosucroz, dup 2 sptmni, nu apare nici o schimbare n populaia de lactobacili i bifidobacterii.

Yoneyama (1992) a realizat apoi mai multe teste cu subieci umani i a observat c lactosucroza administrat acestora n doze de 2,5 i 10g/zi, timp de 14 zile, nu are nici un efect asupra greutii fecalelor, pH-ului sau concentraiei de acizi. Totui numrul bifidobacteriilor crete semnificativ dup 7 zile de la administrarea primei doze, n ambele cazuri 5g/zi i respectiv 100g/zi. n cazul ingestiei de 2g/zi lactosucroz, modificri semnificative au loc n cazul populaiilor de clostridii i enterobacterii, iar numrul bifidobacteriilor crete foarte puin.

Xilooligozaharidele au capacitatea de a stimula creterea bifidobacteriilor cnd sunt administrate subiecilor umani. Okazaki a realizat un studiu cu 10 subieci umani i a observat c populaia bifidic crete semnificativ cnd 1g sau 2 g de xilooligozaharide au fost administrate subiecilor sntoi o perioad mai mare de 3 sptmni. n cazul unui alt grup de subieci testai s-a observat c bifidobacteriile reprezint 9,3% din numrul total de bacterii intestinale naintea ingestiei de xilooligozaharide, ajungnd la un procent de 33,1%, 22,5% i 37,4% dup 1, 2 i respectiv 3 sptmni. n momentul n care este sistat ingestia de xilooligozaharide, numrul de bifidobacterii scade pn la nivelul dinaintea ingestiei. De asemenea, numrul bacteroidelor se reduce de la 55% naintea ingestiei la 4,7% n cazul administrrii xilooligozaharidelor, numrul de bacteroide i clostridii rmne nemodificat dup 6 sptmni i egal cu cel din perioada administrrii.

III. PROBIOTICE

1. Considerente generale

Microflora intestinal este format dintr-un complex de microorganism care formeaz o parte important a organismului. Aceste microorganisme interacioneaz ntre ele i cu organismul gazd n tractul intestinal n care exist. Ele metabolizeaz diferite substane endogene i din dieta alimentar cu formarea unor produi cu efecte favorabile variate asupra sntii omului. Flora tractului gastrointestinal este complex i ar trebui considerate drept un organ funcional activ. Fiecare individ conine cca.1012 bacterii viabile per gram coninut intestine gros. Acest ecosistem este vast, att din punct de vedere cantitativ ct i n termeni de diversitate,cu cel puin 400-500 specii diferite. Datorit beneficiilor pentru sntate, bacteriile probiotice au fost incluse tot mai mult n iaurturi i produse lactate fermetate n ultimele dou decenii. Cel mai frecvent sunt utilizate tulpinile de lactobacili, cum ar fi Lactobacillus acidophilus, i de multe ori Bifidobacteria (Daly i Davis, 1998). Prestaiile terapeutice au condus la o cretere a ncorporrii bacteriilor probiotice, cum ar fi lactobacili i Bifidobacteria n produsele lactate, n special iaurturi (Lourens-Hattingh & Viljoen, 2001). Eficiena adugrii bacteriilor probiotice depinde de doz i viabilitatea lor care trebuie s fie meninut pe toat durata de depozitare, i ele trebuie s supravieuiasc mediului intestin (Kailasapathy & Chin, 2000). Prin urmare, viabilitatea bacteriilor probiotice este de importan capital n marketingul de produse alimentare pe baz de probiotice.

Mai multe rapoarte au artat c supravieuirea i viabilitatea bacteriilor probiotice este adesea sczut n iaurt, adic mai puin de 108-109 celule, care reprezint doza zilnic recomandat (Lourens-Hattingh & Viljoen, 2001). Exist tot mai multe dovezi tiinifice care susin conceptul c meninerea microflorei intestinale sntoase poate oferi protecie mpotriva tulburri gastrointestinale, inclusiv a infeciilor gastro-\intestinale, boli inflamatorii intestinale i chiar cancer (Haenel i Bendig, 1975; Mitsuoka, 1982; Salminen et al, 1998a). Utilizarea de culturi probiotice stimuleaz cretere micro-organismelor prefereniate, diminund flora micro-organismelor potenial duntoare i consolideaz mecanismele naturale de aprare ale organismului.

2. Selectarea tulpinii probiotice: aspecte importante

Criteriile actuale de succes pentru sigurana probioticelor sunt definite mai jos. Cele mai multe tulpini probiotice actuale de succes sunt de origine uman.Acesta poate fi, de asemenea, susinut c o tulpin probiotic poate funciona mai bine ntr-un mediu similar (de exemplu, al tractului gastrointestinal uman) n cazul n care acesta a fost iniial izolat din TGI.

Fig. 1. Baza teoretic de selecie a microorganismelor probiotice include: securitate, funcionale (supravieuire, aderen, colonizare, producerea de substane antimicrobiene, stimularea sistemului imunitar, activitate antigenotoxic i de prevenire a agenilor patogeni) i aspecte tehnologice (cretere n lapte, proprieti senzoriale, de stabilitate, rezisten la fagi, viabilitatea n procese).

Aspectele de siguran includ urmtoarele specificaii:

Tulpinile de uz uman sunt de preferin de origine uman.

Ele sunt izolate din tractul GI uman sntos.

Au o istorie de a fi non-patogene.

Nu au antecedente de asociere cu boli cum ar fi endocardit infecioas sau tulburri gatro-intestinale.

Nu deconjugheaz srurile biliare (deconjugarea srurilor sau dehydroxilarea ar fi o trstur negativ n intestinului subire; Marteau et al, 1995)..

Nu posed gene rezistente la antibiotice.

Cerinele funcionale ale probioticelor ar trebui s fie stabilite prin utilizarea metodelor n vitro i rezultatele acestor studii ar trebui s se reflecte n studii controlate uman. n timpul selectrii tulpini probiotice preferate, funcional trebuie s fie luate n considerare:

Tolerana la acid i sucul gastric uman.

Toleran la srurile biliare (o proprietate important pentru supravieuire n intestinului subire).

Aderarea la suprafeele epiteliale i persistena n tractul GI uman.

Imunostimulare, dar nu efecte proinflamatorii.

Activitatea antagoniste mpotriva agenilor patogeni, cum ar fi Helicobacter pylori, Salmonella sp., Listeria monocytogenes i Clostridium difficile.

S posede proprieti antimutagenice i anticariogenice.

Studiile alimentare cu tulpini diferite de probiotice au artat c tulpina de probiotic dispare de obicei din tractul GI n termen de cteva sptmni dup ntreruperea ingestiei de probiotic (Fukushima s.a., 1998; Johansson s.a., 1998; Alander s.a., 1999; Donnet-Hughes s.a., 1999). Cu toate acestea, persistena chiar temporar, care a fost notat pentru mai multe tulpini de probiotice ingerate, poate spori ansele lor pentru funciile benefice n tractul GI.

Chiar dac o tulpin de probiotic ndeplinete condiiile de siguran necesare i criteriile funcionale, aspectele legate de producia i prelucrarea probiotice sunt, de asemenea, de cea mai mare importan. Mai multe aspecte tehnologice trebuie s fie luate n considerare n selecie probiotice.

Acestea includ urmtoarele:

Proprieti senzoriale bune.

Rezisten fa de bacteriofagi.

Viabilitate n timpul procesrii.

Stabilitatea n produs n timpul depozitrii.

Viabilitatea bun i activitatea probioticelor sunt considerate premise pentru o funcionalitate optim. Astfel, pentru anumite tulpini probiotice ar putea fi suficient ca acestea s cresc bine n timpul etapelor iniiale de producie (pentru a obine un numr suficient de mare n produs), dar acestea nu trebuie neaprat s menin viabilitatea bun n timpul depozitrii.

3. Aspectele ale probioticelor legate de siguran

Sigurana tulpinilor probiotice este de importan major i liniile directoare pentru evaluarea siguranei au fost inta multor studii i lucrri de cercetare.

n evaluarea siguranei probioticelor sunt posibile mai multe tipuri de abordri:

studiile privind proprietile instrinseci ale tulpini probiotice;

studii asupra farmacocineticii tulpini probiotice;

studii privind interaciunile dintre tulpin probiotic i gazd.

Cunotiine privind supravieuirea probioticelor n tractul GI, translocarea lor i proprieti de colonizare i soarta probioticelor-componentelor derivate active sunt importante pentru evaluarea posibilelor efecte pozitive i negative ale consumului de probiotice.

Farmacocinetica tulpinilor probiotice reprezint unele proprieti enzimatice, cum ar fi deconjugarea excesiv a srurilor biliare sau degradarea de mucus, care este o proprietate potenial negativ. Astfel de proprieti pot fi studiate n vitro.Enzime care favorizeaz colonizarea supapei cardiace (Pelletier et Al., 1996) i formarea de metabolii nedorii poate fi, de asemenea, studiat n vitro.

Evaluarea riscurilor consumului de probiotice ar putea fi o sarcin foarte costisitoare i consumatoare de timp. Un risc la consumul probioticelor ar putea aprea atunci cnd ele sunt recomandate persoanelor cu imunitate deprimat.

Considerente de siguran privind rezistena Lactobacililor i Bifidobacteriei la antibiotice

Folosirea fr discernmnt a antibioticelor n medicina uman i veterinar conduce de cele mai multe ori la creterea rezistenei micro-organismelor (Austin, 1999; Robredo, 2000), cauznd probleme serioase n tratamentul de infecii microbiene. Rezistena bacteriilor la antibiotice poate fi intrinsec sau dobndit. Rezistena intrinsec este o trstur natural i poate fi considerat ca o caracteristic de speciei, n timp ce rezistena dobndit provine fie de la mutaii genetice sau de la achiziionarea ADN-ul strin din alte bacterii.

Lactobacili posed rezisten natural la o gam larg de antibiotice (Charteris, 1998), dar n majoritatea cazurilor, rezistena la antibiotice nu este de natur transmisibil, la tulpinile de Lactobacillus cu non-transmibilitate a rezistenei la antibiotice de obicei nu exist probleme de siguran.

4. Aspecte funcionale ale probioticelor

Acestea includ, de exemplu, imunomodulare, modularea florei intestinale, prevenirea diareei i scderea activitilor enzimelor de fecale.

Proprieti de adeziune

Adeziunea tulpinilor probiotice la suprafaa intestinal i colonizarea ulterioar a tractului GI este o condiie prealabil important pentru aciunea probioticelor. Tulpinile aderente de bacterii probiotice sunt susceptibile de a persista mai mult timp n tractul GI i, astfel, au o mai bun posibilitate de a evidenia efectele metabolice i imunomodulatoare dect tulpinile non-aderante. Adeziune ofer o interaciune cu suprafaa mucoasei facilitnd contactul cu esutului limfoid al intestinului asociat cu efecte imunitare. Astfel, numai probioticele aderente induc n mod eficient efect imunitar i stabilizeaz astfel barier mucoasei intestinale (Salminen 1996). Aderena poate furniza, de asemenea, mijloace de excludere competitive a bacteriilor patogene din epiteliul intestinal.

Dei o mulime de cercetri au fost axate pe studii de aderen a probioticelor, capacitatea de aderen n funcie de tulpinile de probiotice de succes rmn speculative. Ar putea fi susinuta de asemenea teoria conform creia capacitatea de adeziune puternic poate crete riscul de infecie a gazdei. Unele tulpini probiotice sunt slab aderente n vitro i/sau n vivo i ele pot arta efecte pozitive n gazd.

Proprieti imunomodulatoare

esutul limfoid al intestinului poate avea contact adeziv cu tulpini probiotice i componentele lor i, prin urmare, adeziunea probioticelor este o modalitate cu efecte pozitive asupra imuniti. Studiile la om au artat c bacteriile probiotice pot avea efecte pozitive asupra sistemului imunitar al gazdei lor. Efecte imunomodulatoare imediate de aceste tulpini nu induc rspuns inflamator sau modificarea general a rspunsului imuntar care potenial ar putea avea efecte duntoare, dar a fost mai degrab asociat cu modificri tranzitorii benefice pentru consumator (Schiffrin, 1997); Mattila-Sandholm i Kauppila, 1998).

Proprieti antagoniste

Pentru a avea un impact asupra florei colonului este important ca tulpinile probiotice s posede proprieti antagoniste mpotriva bacteriilor patogene prin producerea de substane antimicrobiene sau de excludere competitive. Dei tulpinile probiotice pot produce bacteriocine, rolul lor n inhibarea patogenic n vivo poate fi limitat, deoarece bacteriocine tradiionale au un efect inhibitor numai mpotriva unui numr restrns de specii, cum ar fi Lactobacillus sau sporiforme, Bacillus sau Clostridium (Holzapfel, 1995). Cu toate acestea, metabolii cu mas molecular mic (cum ar fi peroxid de hidrogen, acid lactic i acetic, compui de arom) i metabolii secundari pot fi mai importani, deoarece acetia arat efect inhibitor asupra unui spectru larg mpotriva organismelor duntore ca Salmonella, Escherichia coli, Clostridium, i Helicobacter (Skytta, 1992; Helander,1997; Niku-Paavola,1999).

Proprieti antimutagenice i anticarcinogenice

Proprietile antimutagenice i anticarcinogenice ale bacterilor ingerate cu alimentele i/sau care reprezint microflora tractului GI au fost studiate pe scar larg de-a lungul anilor. Proprietile anticarcinogenice ale bacteriilor sunt considerate a fi de urmtoarele tipuri: obligatoriu i degradare a pro-cariogene, producia de compui cu efect antimutagenic, modularea de enzime procariogenice n intestin, i suprimarea de tumori print-un mecanism de rspuns imunitar (Fernandes,1987; Lidbeck, 1992; Hirayama i Rafter,1999). Un accent deosebit a fost pus pe efectul antimutagenic n vitro (n special proprietile mutagenice obligatorii) i anticariogenic al tulpinilor bacteriilor lactice (reprezentnd Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc Enterococcus,, i speciile Pediococcus) izolate din produse lactate fermentate i produse non-lactate (Hosono,1986,1990; Fernandes i Shahani, 1990; Zhang, 1990;. Thyagaraja i Hosono, 1993, 1994;El-Nezami, 1998). Cu toate acestea, potrivit criteriilor actuale, doar cteva dintre aceste tulpini pot fi considerate a fi probiotice. n plus, proprietatea antimutagenic nu este tipic pentru bacteriile lactice (sau probiotice). Aceast proprietate pare a fi distribuit printre bacteriile gram-pozitive ct i specii gram-negative.

n studiile umane tulpini probiotice au fost asociate cu reducerea de mutagenitate fecale sau reducerea activiti enzimatice implicate n mutagenitate sau de activitate cancerigenic. Enzime fecale, astfel ca nitroreductase i -glucuronidaz, au capacitatea de a converti procancerigenii la ageni cancerigeni la nivelul colonului.

5. Aspecte tehnologice ale probioticelor

Alimentele funcionale cu probiotice sunt bine stabilite pe piaa european. Pornit acum aproximativ 20 de ani n urm, aceast gam de produse a crescut (Young, 1998) i este n prezent cunoscut majoritii consumatorilor. Toate alimentele probiotice trebuie s fie sigure i s posede proprieti senzoriale bune. nainte ca tulpinile probiotice s fie livrate la consumatori, acestea trebuie s fie n primul rnd fabricate n condiii industriale, s-i pstreze viabilitatea celulelor i funcionalitatea lor n timpul depozitrii la congelare sau culturi uscate congelate, i, de asemenea, n produse alimentare n care acestea sunt formulate n cele din urm. n plus, ele trebuie s fie ncorporate n produsele alimentare fr a produce arome strine sau texturi nedorite. Materialele de ambalare utilizate i condiiile de depozitare n care produsele sunt stocate, sunt importante pentru calitatea produselor care conin bacterii probiotice.

Alimentele folosite pentru diseminarea de probiotice sunt, de obicei, alimente fermentate de tulpinile probiotice, chiar dac ar putea fi prezente n formul pentru sugari, buturi din fructe, buturi de zer i lapte dulce. Laptele fermentat i brnza sunt alimentele cele mai comune cu probiotice (Svensson, 1999).

6. Particulariti morfo-fiziologice generale ale bacteriilor probiotice

Principalele microorganisme probiotice utilizate la fabricarea alimentelor funcionale sunt:

Genul Lactobacillus

Genul Streptococcus

Genul Lactococcus

Genul Bifidobacterium

Genul Lactobacillus include peste 25 de specii distincte, difereniate pe baza proprietilor fermentative, n special, dup natura proceselor fermentative pe care le catalizeaz (homofermentative i heterofermentative). n plus, speciile genului Lactobacillus se disting de alte bacterii lactice prin coninutul de baze azotate G+C%, care n acest caz are valori de 32-53%.

Din punct de vedere morfologic lactobacilii se prezint sub form de bastonae drepte sau curbate cu dimensiuni (0,5-1,2)*(1-10) m, care n anumite condiii de mediu i pot modifica morfologia cptnd forme derivate de la coci, ceea ce poate mpiedica uneori identificarea i diferenierea speciilor.

Din punct de vedere fiziologic lactobacilii sunt bacterii facultativ anaerobe, care, n general, cresc greu n prezena oxigenului, concentraii de numai 5% C02 putnd stimula dezvoltarea lor. Domeniul optim al temperaturilor de dezvoltare este de 30...40C, dar pot s creasc la temperaturi de 5...53C. Se dezvolt n medii cu pH < 5,0, cu optim n domeniul pH = 5,5 - 5,8.

Condiii de implantare a microorganismelor de tip probiotice

Microorganismele utilizate ca probiotice trebuie s depeasc, n principal, trei obstacole majore n scopul tranzitrii digestive, nainte de implantarea i multiplicarea n intestinul subire:

n gur, ele sunt supuse aciunii litice a lizozimului, prezent n cantitate mare n saliv;

n stomac, trebuie s reziste la aciunea unui pH foarte acid;

n intestinul subire, trebuie s reziste la aciunea srurilor biliare.

Fig. 1 Bacterii din stomac, colon i intestinul subire

Dac acestea sunt administrate omului ele trebuie s ndeplineasc urmtoarele criterii:

s fie de origine uman;

s reziste procedeelor de fabricaie a produselor, aciditii gastrice, secreiei biliare i pancreatice;

s se fixeze pe celulele epiteliale ale intestinului pentru a rezista peristaltismului i s colonizeze, cel puin temporar, intestinul;

s produc substane antimicrobiene eficace fa de bacteriile cariogene i patogene.

Rezistena la enzimele litice

Printre enzimele litice capabile de a liza peretele celular al bacteriilor Gram-pozitive, lizozimul pare a fi o enzim deosebit de agresiv. Lizozimul este o 1-4-glucanaz care scindeaz specific legturile 1-4 dintre acidul muramic i resturile glucozaminice din partea glucidic a peptidoglicanului, care reprezint 80-90% din substana uscat a peretelui celular al bacteriilor.

Microorganismele Gram-pozitive prezint o sensibilitate deosebit la aciunea lizozimului, care poate liza chiar i celule aflate n faza staionar de cretere, cnd pereii celulari sunt ngroai. Aciunea litic a lizozimului este potenat de ctre tripsin, care are rol benefic prin hidroliza prii peptidice a peptidoglicanului din peretele celular, favoriznd accesul lizozimului la scindarea legturilor 1-4 dintre acidul muramic i N acetilglucozamina.

Bacteriile lactice posed ns o rezisten natural la efectul litic al lizozimului, ceea ce permite trecerea lor prin barier bucal. Rezistena natural a bacteriilor lactice poate fi explicat prin modificarea structural a pereilor celulari, semnalat la Lactobacillus bulgaricus, cnd peretele celular este sensibil la activitatea enzimelor autolitice, dar nu i a lizozimului.

Rezistena la pH-ul gastric

Pentru evaluarea toleranei tulpinilor la activitatea stomacal, tulpinile sunt supuse aciunii unui suc gastric artificial, la pH = 3 i la temperatura de 37C. n aceste condiii, bacteriile lactice au prezentat o viabilitate de 100%, timp de 3 ore, n timp ce Bacillus subtilis i drojdia metilotrof Hansenula polymorpha au prezentat o viabilitate cuprins ntre 50 i 70%.

Rezistena la srurile biliare

Rezistena bacteriilor fa de srurile biliare se determin pe medii selective coninnd bil. Tulpinile care se dezvolt pot fi considerate gazde obinuite ale intestinului. Exist o relaie strns ntre rezistena tulpinii la srurile biliare i capacitatea de a coloniza intestinul subire.

n concluzie, pentru ca o bacterie lactic s poat fi utilizat ca aditiv alimentar, cu rol de probiotic, este necesar o rezisten simultan la acidul gastric, la atacul enzimelor digestive i la aciunea antibacterian a srurilor biliare.

Flora intestinal a omului, relativ simpl la sugari unde predomin Bifidobacterium infantis, este foarte complex la adult avnd circa 1014 (100 de mld.) germeni, compui din 400 pn la 500 de specii, n majoritate anaerobe. O serie de funcii sunt atribuite microflorei intestinale:

obstacol la dezvoltarea i translocarea bacteriilor patogene prin blocarea celulelor epiteliale de fixare a lor i prin producia de metabolii cu activitate antibiotic;

stimularea sistemului imunitar;

sinteza de vitamine B1, B2, B12, K, folai;

producia de acizi grai inferiori, printre care acidul butiric cu funcii biologice n intestin;

reacii de hidroliz, oxidoreducere, dezacidifiere;

producia de gaze (CO2, H2, CH4, NH3, SH2);

mpiedicarea formrii de compui toxici, mutageni i cancerigeni (reducerea nitrailor la nitrii i nitrozamine).

Pentru a elimina efectele nefaste ale microflorei i a le favoriza pe cele pozitive s-a propus modificarea compoziiei i activitii catalitice a florei microbiene intestinale prin diverse msuri. Una dintre acestea const ntr-un aport de probiotice pe cale alimentar; tranzitnd n stare vie de-a lungul tubului digestiv ele l colonizeaz temporar i accentueaz funciile de protecie. Ca urmare probioticele trebuie ingerate periodic, de preferat zilnic.

7. Efectele probioticelor

Efectele probioticelor pot fi clasificate n efecte directe i efecte indirecte.

Dintre efectele indirecte se menioneaz:

acidifierea mediului;

eliberarea de substane antibiotice i ali metabolii cu aciune antibacterian;

efectele enzimatice;

efectele parietale;

efectele imunomodulatoare;

efectele de excludere competitiv a florei patogene;

efectele nutriionale directe.

Efectele indirecte, ale cror mecanisme sunt nc neelucidate, pot fi:

efecte asupra tranzitului intestinal;

protecie ecologic de echilibrare a florei endogene;

efect sanitar.

Probioticele induc n tubul digestiv al animalelor o serie de reacii utile, printre care acidifierea mediului este de importan major. La rndul ei, reacia acid inhib formarea de amine toxice i permite producerea de substane antibiotice. Este inhibat, de asemenea, multiplicarea germenilor patogeni de tipul colibacililor i salmonelelor. Enzimele coninute n probiotice pot ameliora digestia propriu-zis i pot corecta unele deficiene digestive ca de exemplu, cele aprute n digestia lactozei.

Se poate constata un efect nutriional direct prin aportul de microorganisme n tubul digestiv, n cazul drojdiilor, acestea fiind o surs n vivo de protein, vitamine, aminoacizi.

Dintre efectele indirecte, se remarc efectul sanitar al probioticelor, acestea intervenind n refacerea aprrii naturale a sntii, n condiii de stres.

Metabolii cu aciune inhibitoare

Componentele inhibitoare eliminate de lactobacili cuprind producerea de bacteriocine i metabolii toxici ai oxigenului i acizilor organici.

Spectrul inhibitor al bacteriocinelor este diferit. Majoritatea lor inhib bacteriile Gram-pozitive din genul Lactobacillus sau genuri nrudite taxonomic cu acesta. Alte bacteriocine ca, de exemplu, bulgaricina, acidolina, lactocidina, acidofilina i reuterina (substan neproteic) sunt active fa de un spectru larg de bacterii, drojdii i fungi. ntre substanele cu activitate antibacterian se disting substane nepeptidice i bacteriocine dotate cu un situs activ de natur proteic. Din prima categorie face parte reuterina produs de Lactobacillus reuteri, care are proprieti de antibiotic cu spectru larg fa de: bacterii Gram-pozitive, Gram-nega-tive, drojdii, protozoare. Reuterina este un derivat de glicero-p-hidroxipropion-al-dehida.

Proprietile biochimice ale bacteriocinelor, structura i natura lor sunt determinate genetic, prezentnd o mare variabilitate.

Biosinteza bacteriocinelor apare n timpul sau la sfritul fazei exponeniale de cretere a tulpinii productoare. n general, ele sunt produse extracelulare, dar o parte a activitii antimicrobiene poate fi reinut pe celule.

Aciunea bacteriocinelor asupra celulelor microbiene este un proces n dou etape. Prima faz este absorbia bacteriocinelor pe receptori specifici sau nespecifici ai bacteriei-gazd. n acest timp, bacteriocinele sunt sensibile la aciunea proteazelor. A dou faz, ireversibil, induce schimbri patologice n celula-int specific fiecrui bacteriocid. Acest proces a fost descris pentru bacterii Gram-pozitive, dar nu este clar dac este aplicabil i bacteriilor lactice. Dintre metaboliii toxici ai oxigenului o importan deosebit o are apa oxigenat. Aceasta, mpreun cu sistemul lacto-peroxidaz-tiocianat, exercit un efect bacteriocid asupra majoriii microorganismelor patogene.

Efectele enzimatice

Enzimele coninute n probiotice i vehiculate pe cale oral pot fi active n intestin. Astfel, cteva bacterii lactice ingerate n alimentaia uman o dat cu produsele lactate fermentate particip la digestia lactozei n cazurile cu deficien n lactaz. Saccharomyces cerevisiae ajut la digestia zaharozei la copiii cu deficien n sucraz. Prezena n probiotice a unor spori de Bacillus nalt productori de lipaz, amilaz i proteaz poate crete digestibilitatea unor furaje, mrind gradul de asimilare al acestora. Prin eliminarea de enzime digestive este favorizat digestia avansat a lipidelor, proteinelor i glucidelor n tractul digestiv. Prezena concomitent a unei specii de Bacillus cu propieti de productor de enzime digestive, ct i litice, precum i a unei tulpini de drojdie cu perei celulari sensibili la atac litic, poate contribui la mbogirea substanial a mediului intestinal cu proteine, aminoacizi, vitamine, fosfor, calciu, magneziu, fier, provenite prin digestia n vivo a acesteia.

Efectele parietale

Cteodat, microorganismele n tranzit pe tractul intestinal pot influena activitatea enterocitelor. Astfel, ingestia de Saccharomyces boulardii elibereaz cteva enzime pe mucoasa intestinal.

Efectele imunomodulatoare

Cteva tulpini din genul Bacillus exercit efecte imunomodulatoare. Administrarea unei doze puternice de bacterii stimuleaz producerea de gam interferon, prin limfocitele circulante. Administrarea ctorva tulpini de lactobacili la nou-nscui atenueaz gastroenteritele, stimuleaz imunitatea i diminueaz semnificativ durata diareelor.

Prezena bacteriei Sacharomyces boulardii n tractul digestiv exercit un efect pozitiv asupra sistemului imunitar, favoriznd secreia i producerea de anticorpi, n special imunoglobulina A, n lumenul intestinal.

Studii recente cu diferite specii de Bacillus au pus n eviden stimularea sistemului limfocitar de tip uman. S-a demonstrat c acestea pot produce n vivo un tip de antibiotic - bacitracina - i pot coexista cu tulpini din genul Lactobacillus, dar fr ca tulpin de Bacillus s produc mai mult antibiotic.

Alte experiene sugereaz o activitate antitumoral rezultat din activarea sistemului imunitar. Rezultate semnificative au fost obinute, de asemenea, i cu compui ai pereilor celulari ai bacteriilor lactice, cum ar fi glicopeptide provenite din lizate celulare de Lactobacillus bulgaricus sau peptidoglicani (muramil-pep-tide).

Efectele de inactivare a unor compui toxici

Inactivarea unor compui toxici, prin intermediul bacteriilor lactice, reprezint un alt aspect important al aciunii directe a probioticului n terapia cu bacterii lactice. Cnd microflora intestinal nu este echilibrat, se pot acumula fenol i indol rezultate din procesul de putrefacie. Aceti compui toxici sunt prezeni n mod normal ntr-o condiie fiziologic bun, dar n cazul disfunciilor hepatice se pot acumula n snge producnd intoxicaii. S-a demonstrat experimental faptul c reechilibrarea microflorei intestinale cu bacterii lactice permite reducerea concentraiilor de fenol i indol. Trebuie subliniat faptul c bacteriile lactice, cum ar fi Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i Lacococcus lactis ssp. lactis, au o foarte mare capacitate de a degrada aflatoxina Bi, considerat ca una dintre cele mai toxice substane pentru organism.

Efectele de excludere competitiv a florei patogene

Adesea, probioticele au capacitatea de a supravieui n intestin i de a adera la epiteliul intestinal. Probioticele secret substane antimicrobiene, acide sau bacteriocine. Aceasta permite explicarea efectelor protectoare asupra florei endogene i antagonice vizavi de cele patogene. Sunt de notat efectele pozitive n domeniul prevenirii i tratamentului unor infecii intestinale cu Clostridium difficile.

Studii recente au evideniat c Lb. casei favorizeaz un rspuns imunitar mpotriva infeciilor datorate rotavirusurilor i c administrarea de culturi liofilizate n lapte sau lactoseruri fermentate de Lb. casei permite nlturarea diareilor datorate rotavirusurilor. Laptele fermentat i preparatele farmaceutice, care conin un mare numr de bacterii lactice vii, constituie un antidot eficace mpotriva infeciilor enteritice, a cror frecven astzi este n cretere la turiti i cltori, ntr-un context general, aciunea bacteriilor lactice asupra germenilor enteropato-geni este de natur terapeutic sau profilactic i trebuie avut n vedere n scopul proteciei consumatorilor.

Efectele protective ale bacteriilor lactice n tratamentul cu antibiotice

Adesea, probioticele protejeaz semnificativ efectele indezirabile ale terapiei cu antibiotice. Un interes deosebit n acest sens l deine Sacharomyces boulardii, Streptococcus faecium 5F68 i civa lactobacili.

Practic, toate familiile de antibiotice, cu excepia vancomicinelor i a celor coninnd monoglucide, sunt susceptibile de a provoca diaree, cu frecvene variabile n special n cazul speciilor anaerobe din flora dominant i la concentraii ridicate ale antibioticelor. Presiunea selectiv a antibioticelor se exercit asupra microflorei digestive, care la nivel fiziologic formeaz un ecosistem bazat pe un echilibru armonios al florei intestinale i al mucoasei digestive. Acest echilibru rezult din mecanisme complexe n care flora microbian exercit o aciune fiziologic asupra gazdei, ca sinteza vitaminelor, degradarea glucidelor, lipidelor i proteinelor alimentare, avnd impact asupra rennoirii celulelor cu rol n tranzitul intestinal. De asemenea, o serie de factori ai gazdei - ca acela al mecanismelor imunologice, secreia IgA, peristaltismul intestinal, tipurile de alimentaie - influeneaz i controleaz echilibrul microbian digestiv. n acest sistem interactiv, flora bacterian normal, format din 1014 bacterii i aparinnd la peste zece specii, exercit un efect de barier sau rezisten la colonizare, care se opune implantrii de bacterii; flora strict anaerob, cea mai abundent, dominant joac un rol major.

n terapia specific destinat s reechilibreze flora intestinal perturbat drastic de ctre tratamentul cu antibiotice s-au propus corecii ale concentraiilor electrolitice asociate cu aportul de microorganisme nepatogene, selecionate ca probiotice, care s realizeze un nou echilibru ecologic intestinal. Pentru a fi potenial eficiente, este important ca aceste microorganisme s poat tri n tubul digestiv la nivel satisfctor, pentru a crea efectul de barier. Aceste microorganisme trebuie s fie insensibile la principalele antibiotice utilizate n tratamente curente.

Exist cteva specii microbiene care sunt acceptate ca preparate anti-diareice. Dintre acestea dou sunt drojdii, i anume: Saccharomyces boulardii i Saccharomyces cerevisiae, iar ase sunt bacterii: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bifidus, Lactobacillus cereus I.P.5832, Lactobacillus casei, Bifido-bacterium longum.

Efectele sanitare profilactice

Condiiile de ngrijire, stresul la nrcarea vieilor de lapte sau la transportul mai lung al animalelor, infeciile intercurente sunt capabile s favorizeze implantarea i invazia organismului cu bacterii patogene: Salmonella, Escherichia coli, Clostridium etc.

Rolul probioticelor ar consta n refacerea aprrii naturale a strii de sntate. Sunt posibile trei tipuri de mecanisme:

creterea rezistenei prin colonizarea tubului digestiv;

reducerea translaiei bacteriene patogene la nivelul ganglionilor limfatici intestinali;

stimularea imunitii locale.

n urma unor studii s-a concluzionat c probioticele sunt benefice n combaterea i reducerea apariiei cancerului. n urma studiilor s-a observat:

o reducere a tumorilor induse chimic;

o reducere a activitii enzimelor fecale (-glucuronidase, azoreductase, nitroreductase i dehydrogenase) care se consider c joac un rol inportant n apariia cancerului la colon;

o descretere a nitrosamines;

o slbire a substanelor mutagene (rezultat obinut n urma testelor de laborator);

previne deteriorarea ADN-ului celulelor colonului;

creterea activitii sistemului imunitar.

Toate aceste rezultate au fost obinute n laborator cu ajutorul testelor fcute pe animale, dar pentru a se demonstra c sunt benefice i asupra omului aceste teste trebuies realizate pe subieci umani.

8. Modul de aciune al probioticelor

S-au emis mai multe ipoteze, dar n principal trebuie avute n vedere urmtoarele:

probioticele inhib proliferarea bacteriilor patogene prin producerea de acizi organici i prin reducerea /pH-ului;

produc ap oxigenat i previn aderarea bacteriilor patogene la peretele intestinului;

prin enzimele proprii, probioticele mresc utilizarea digestiv a hranei, precum i procesele de detoxifiere;

probioticele stimuleaz producia sistemului imunologic, acionnd ca o barier de protecie a tubului digestiv, fiind demonstrat c administrarea de preparate cu Lactobacillus poate stimula producia de gamaglobuline;

probioticele stimuleaz producia de vitamine aparinnd n general grupului B i determin creterea activitii lactozei i maltozei;

prolifereaz n tractul digestiv i sunt n competiie cu bacteriile patogene.

Probioticele sunt microorganisme benefice care intr n alctuirea florei intestinale. Flora ajut la absorbia nutrienilor, sinteza vitaminelor i funcioneaz ca barier mpotriva infeciilor. Flora intestinal se diminueaz ca rezultat al dietei necorespunztoare, al folosirii antibioticelor ai al altor medicamente, al infeciilor intestinale, al stresului i al mbtrnirii.

9. Beneficiile probioticelor

1. Sunt eseniale pentru buna funcionare a sistemului imun - probioticele stimuleaz imunitatea intestinal, care e responsabil de 70% din capacitatea de aprare a organismului;

2. Stau la baza sintezei anumitor vitamine dintre care cele din din grupul B (n special B1, B6, B12) vitamina K, acid folic, stimuleaz formarea lactazei, a altor fermeni digestivi i a substanelor antibiotice naturale (acidophilina, hidrogen- peroxid i acid lactic);

3. Stimuleaz absorbia nutrienilor rezultai n urma digestiei alimentare - administrarea de preparate de fermentaie bogate n probiotice stimuleaz absorbia calciului i a vitaminelor la nivel intestinal; dar i activitatea digestiv n general;

4. mpiedic dezvoltarea fungilor (de tipul Candida), a paraziilor intestinali sau a altor bacterii intestinale nocive (de tipul Shigella, Salmonella, E. coli) - acest lucru se realizeaz prin stimularea imunitii la nivel intestinal i creterea aciditii mucoasei intestinale, mpiedicnd astfel att dezvoltarea microorganismelor, ct i ptrunderea lor din inte