A tejsavbaktériumok, mint probiotikumok néhány jelenlegi alkalmazása, korlátai és jövőbeli perspektívái

Felülvizsgálati cikk

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Idézetek
Metrikák
Engedélyezés
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

ABSZTRAKT

Bevezetés

A gyógyszeriparban a LAB törzsek szintén döntő jelentőségűek voltak az élelmiszer-készítményekben számos technikával, például mikrokapszulázással és nano-kapszulázással. A mikrokapszulázási technika bebizonyította, hogy növeli az érzékeny mikroorganizmusok túlélési arányát a gazda számos kedvezőtlen külső körülményével szemben [9]. A polimer mikrokapszulák adagolórendszerként történő használatáról a legutóbbi szakirodalom beszámolt és áttekintette, hogy kívánatos gyógyszerészeti alkalmazásuk legyen [10]. Az, hogy mennyire hajlékonyak vagy merevek, fontos szerepet játszik szerkezet-funkció viszonyukban, valamint alkalmazási körükben az élelmiszeriparban és az orvosbiológiai iparban [11, 12].

Az elmúlt években több kutatási terület irányult a probiotikumok alkalmazására a különféle betegségek és betegségek kezelésében, figyelembe véve a különböző in vivo és in vitro tanulmányok, amelyek szoros összefüggést sugallnak ezen előnyös mikrobák és az emberi immunmodulációs válaszok között. Szükségessé válik néhány olyan terület áttekintése, ahol a probiotikus LAB-kutatást intenzíven alkalmazták az elmúlt években, valamint értelmes előrejelzéseket adva a jövőbeni alkalmazásokra tekintettel. Ennek a felülvizsgálatnak a célja ezért áttekintést adni a LAB mint probiotikumok közelmúltbeli alkalmazásának fő területeiről az emberi egészség javításában, a kutatási technológiának még mindig szembe kell néznie néhány kihívásban, és bizonyos perspektívákat kell nyújtania a döntő szerepet illetően a legközelebbi jövőben.

Probiotikus labor és elhízás kezelése

Az elhízás világszerte komoly problémát jelent az iparosodott és a fejlődő országokban. 2008-ban több mint 1,4 milliárd 20 éves és idősebb felnőtt volt túlsúlyos. Közülük kétszázmillió férfi és körülbelül 300 millió nő volt, a többiek pedig gyermekek. A gyermekek elhízása és általában a túlsúly a 2000-től 2010-ig terjedő időszakban 80% -kal nőtt, több mint 40 millió 5 év alatti gyermek túlsúlyos. A világszint 1980 óta csaknem megduplázódott, és ez aggodalomra ad okot [13]. Az elhízás gyakoriságának növekedésével az elhízással összefüggő betegségek gyakorisága is növekszik. Ezek közé tartozik a 2-es típusú cukorbetegség, a szív- és érrendszeri betegségek, a rák több típusa (endometrium, posztmenopauza, emlő, vese és vastagbélrák), izom-csontrendszeri rendellenességek, alvási apnoe és az epehólyag betegségei [14, 15]. Az elhízás tehát nemcsak pusztító hatással van az egészségre, hanem káros hatással van a nemzet gazdaságára is. Az elhízást számos tényező okozhatja, beleértve az energiafelhasználás csökkenését [16, 17] és az energiafogyasztás növekedését [18]. A bél környezeti tényezői kimutatták, hogy összefüggenek az egerek és az emberek elhízásával [19, 20].

Korábbi tanulmányok bizonyítékot szolgáltattak a LAB elhízás elleni potenciáljára.

Online közzététel:

1. táblázat: Néhány tanulmány a tejsavbaktériumok elhízás elleni hatásairól.

Probiotikus laboratórium és 2-es típusú cukorbetegség kezelése

Az előrejelzések szerint az elhízás szintjének növekedése a világon jelentősen megnöveli a 2-es típusú cukorbetegség előfordulását [43]. A 2-es típusú cukorbetegség (T2D) az anyagcserezavarok csoportja, amelyet alacsony fokú gyulladás, inzulinrezisztencia és ß-sejtek elégtelensége jellemez, amelyek világszerte egyre elterjedtebbek [44]. A felnőttek körében a becsült cukorbetegség aránya 2010-ben 8,3% volt, amelyek között a T2D legalább 90% -ot tett ki [45, 46]. A becslések szerint ez az arány 2030-ra 9,9% -ra nő [46].

Számos olyan tanulmányról számoltak be, amelyek a LAB antidiabetikus hatásait vizsgálták a korábbi években. Etetése Lactobacillus A patkányok GG-törzsei jelentős késést mutattak a fokozott glükóz-intolerancia és hiperglikémiás szintek tekintetében [47]. Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a probiotikus dahi tartalmú Lactobacillus acidophilus és Lactobacillus casei jelentősen késleltette a cukorbetegség progresszióját a magas zsírtartalmú étrendű állatokban biokémiai változások kimutatásával [48]. Yun és mtsai. [49] megvizsgálta a Lactobacillus gasseri BNR17 a vércukorszintről és a testtömegről 6 hetes, hím C57BL/KS/J db/db egerekben, 2-es típusú cukorbetegségben. A szerzők beszámoltak arról, hogy a BNR17 1010 cfu dózisának beadása csökkentette a HbA1c értékeket a kontroll csoporthoz képest (4,34 ± 0,21% és 4,70 ± o,52% HbA1c szint), de ez statisztikailag nem volt szignifikáns. A HbA1c fontos tényező, amelyet a hosszú távú vércukor-egyensúly figyelemmel kísérésére használnak, mert tükrözi a vörösvértestekben a hemoglobinhoz kötődő glükózmolekulák számát. Bár a hatások a 12. héten lassan csökkentek, azt jelezték L. gasseri A BNR17 pozitív hatással lehet a 2-es típusú cukorbetegségre.

Honda és mtsai tanulmányában. [50] szerint életképes volt L. rhamnosus A GG-sejtek szignifikánsan gátolták az étkezés utáni vércukorszintet a KK-Ay egerekben, ha szacharózzal vagy keményítővel adták be őket. A szerzők arról is beszámoltak, hogy az életképes GG sejtek képesek voltak csökkenteni a glükózszintet in vitro és hogy esetleg javítják az inzulin egyensúlyhiányát. Ez az eredmény hasonló volt egy korábbi tanulmány megállapításaihoz [51]. Így azt javasolták L. rhamnosus A GG sejtek csökkentették az étkezés utáni vércukorszintet a glükóz felszívódásának elnyomása révén azáltal, hogy csökkentették az ICR egerekben a szacharóz és keményítő emésztéséhez rendelkezésre álló glükózt. A tanulmány egyik fő következtetése az, hogy a tejsavbaktériumok antidiabetikus aktivitása a KK-Ay egereken a baktérium törzsétől és attól függően, hogy a baktériumok életképesek-e, amikor megérkeznek a bélbe, különbözött. Ezért további vizsgálatokat ajánlottak az alapul szolgáló mechanizmusok meghatározására és a tejsavbaktériumok egyéb ilyen törzseinek azonosítására.

Online közzététel:

2. táblázat: Néhány tanulmány a tejsavbaktériumok antidiabetikus hatásairól.

Probiotikus laboratóriumi és joghurt indító kultúrák

Bár jól bebizonyosodott, hogy a Streptococcus thermophilus és Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus szinergikus szerepet játszik a hagyományos joghurt starter kultúrákkal, egyes tanulmányok kimutatták, hogy ez a kombináció antagonista hatást gyakorolhat a patogén mikroorganizmusokra is [71, 72]. Aslim és mtsai. [72] megvizsgálta a L. bulgaricus és S. thermophilus (bakteriocinszerű anyagok előállítása) ellen H. pylori egy an in vitro tanulmány. A vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy ezen törzsek felülúszó folyadékai jelentős antibakteriális aktivitással bírnak H. pylori. Amikor azonban a pH-t 7,0-re állítottuk be, csak 10 törzs L. bulgaricus és S. thermophilus gátló aktivitást mutatott H. pylori. Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a LAB gátló aktivitása összefügg a savtermeléssel (túlnyomórészt tejsavval) és az elért alacsony pH-értékkel [73].

Egy korábbi jelentés kimutatta, hogy mivel a joghurtfogyasztás bizonyítottan egészségügyi előnyökkel jár, amelyek összefüggésben vannak élő, nem patogén baktériumok jelenlétével, az ott található tenyészetek tehát „probiotikumnak” tekinthetők [79]. Ez fokozta a kutatási érdeklődést a joghurt probiotikus hatásainak és a fokozás felé történő lehetséges módosításainak további vizsgálata érdekében. Mater és mtsai. [80] azt mutatta Streptococcus thermophilus és Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus túlélte 13 egészséges joghurtot fogyasztó önkéntes gyomor-béltranszportját. A szerzők beszámoltak arról, hogy a 39 elemzett székletminta közül 32 és 37 székletminta 6,3 × 104 CFU/g és 7,2 × 104 CFU/g életképes átlagértékeket tartalmazott S. thermophilus és L. delbrueckii subsp. bulgaricus illetőleg. Átfogó áttekintésben Iyer és mtsai. [81] arról számolt be, hogy a S. thermophilus beleértve a bél immunrendszerének stimulálását, bizonyos rákos megbetegedések, fekélyek és gyulladások kockázatának enyhítését, javítja a laktóz emésztését és csökkenti a hüvelyi és bélfertőzések terjedését. Az új joghurt kezdő tenyészetek felhasználásával végzett legújabb vizsgálatok egy részét a 3. táblázat foglalja össze.

Online közzététel:

3. táblázat: Néhány joghurt-kultúra probiotikus hatása az elmúlt években.

Probiotikus laboratórium fagylaltban

A fagylaltot olyan fagyasztott tejtermékként definiálják, amelyet pasztőrözött keverék fagyasztásával, keverés közben készítenek a levegő beillesztése és az egyenletesség biztosítása érdekében. A keverék jellemzően tejtermékeket, cukrot, szőlőcukrot, kukoricaszirupot (CS), vizet, tojás- vagy tojástermékeket, nem káros aromákat, stabilizátort és emulgeálószert tartalmaz. Tápanyag-összetétele és energiaértéke jellemzően az előállított termékek élelmiszerértékének függvénye [101]. A keveréktől függetlenül a fagylaltok általában kiváló élelmiszer-energiaforrások és ideális szubsztrátok a probiotikumok szaporodásához [102, 103].

A fagylalt probiotikus organizmusoknak az emberi testbe juttatására való alkalmazásának több előnye van, mint más fermentált tejtermékeknek, mivel pH-ja közel semleges, ami kedvez a probiotikus baktériumok túlélésének és metabolikus aktivitásának [104]. A fagyasztási és felolvasztási folyamatoknak azonban káros hatásai vannak a probiotikumokra, az anyagcsere-tevékenység megszakadásától és a sejtek elhalásától kezdve [105]. E mellékhatások korlátozására irányuló vizsgálatokról számoltak be. Leandro és mtsai. [106] tanulmányozta a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus UFV H2b20 három fagylaltkészítményben (alacsony zsírtartalmú, zsírmentes és magas zsírtartalmú) -16 ° C-on 40 napig tárolva. Beszámoltak arról, hogy bár ennek a LAB-nek a túlélését nem befolyásolta szignifikánsan (P> 0,05) a három készítmény, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Az epesavak és sók nem csökkentették az UFV H2b20 túlélhetőségét. Ezenkívül a készítmények zsírtartalmának csökkentése nem befolyásolta az életképesség számát, ami arra utal, hogy a probiotikus LAB-k beépíthetők a fagylalt előállításába, és a feldolgozási paraméterek manipulálhatók a fogyasztók különböző kategóriái számára.

Egy nemrégiben készített tanulmányban erjesztett és nem erjesztett probiotikus fagylaltot tartalmazó Bifidobacterium bifidum (Bb-12), Aboulfazli és mtsai. [107] arról számoltak be, hogy az erjesztés növelte a látszólagos viszkozitást, a hiszterézist, a szemcseméretet és a fagyasztható vizet, amelyek mindegyike létfontosságú paraméter a kívánatos fagyasztott desszertek előállításához. A szerzők azonban arról is beszámoltak, hogy az erjesztés csökkentette a jégkrémek olvadási sebességét és teljes elfogadhatóságát. Egy másik tanulmányban a tehéntej helyettesítése szója- vagy kókusztejjel az erjesztett fagylaltmintákban Lactobacillus acidophilus (La-5) és Bifidobacterium bifidum (Bb-12), Fatmeh és mtsai. [108] arról is beszámolt, hogy amikor a tehéntejet szója- vagy kókusztejjel helyettesítették, a probiotikus növekedés (p. 109–114).

A szinbiotikumok (probiotikumok és prebiotikumok) fagylaltfeldolgozásban való alkalmazása új határokat nyithat szinergikus alkalmazásában is. Probiotikum kombinációjának használata lactobacillus acidophilus La-5 és fruktooligoszacharid (FOS) joghurt – fagylalt kombinációban, Ahmadi et al. [115] egy nemrégiben készült tanulmány kimutatta, hogy az algináttal tokozott mikragyöngyök megvédték a probiotikus baktériumsejteket a sérülésektől a fagyasztási folyamat során és fagyasztva tároláskor. A FOS beépítése viszont (8%) jelentősen megnövelte az előkészített kezelések túllépését és csökkentette azok szilárdságát. A mikrokapszulázást itt a „probiotikus” fagylalt alkalmazhatóságának fokozásában hasznos technológiaként emeljük ki. A fagylalt fenoltartalma és antioxidáns tulajdonságai szintén jelentősen javultak (P 116].

Néhány jelenlegi kihívás a laboratóriumi alkalmazásban, mint probiotikum

Végül még mindig hiányoznak a LAB-k fiziológiájáról szóló részletes tanulmányok arról, hogy kölcsönhatásba lépnek-e más mikrobákkal, és mivel kölcsönhatásba lépnek az ételekkel. Ezek közé tartozik a LAB bioinformatikáját vizsgáló matematikai modellek és technológiák sora, amelyek felhasználhatók ésszerűen megjósolni a LAB-ok reakcióit bizonyos élelmiszer-rendszerekben, valamint további alkalmazások feltárására. Szerencsére az omika és más analitikai technológiák kutatása fokozatosan kevésbé homályossá teszi a képet, de még sok a tennivaló [126]. Landete [127] nemrégiben úgy vélekedett, hogy bár a LAB-ok géntechnológiájának számos pozitív hatása lehet az élelmiszeriparra és a gyógyszeriparra, ezt korlátozhatják a technológia használatával kapcsolatos jogi kérdések, amelyek egyes területeken még mindig ellentmondásosak. Ez részben kevesebb tanulmányhoz járult hozzá, amelyek a GRAS rekombináns LAB törzsek használatát vizsgálták, amelyek csökkentik az elhízás kialakulását, és a T2D biomarkerek. Remélhetőleg, ha ezeknek az akadályoknak némelyikével foglalkozunk, több biotechnológiai és kapcsolódó alkalmazásnak kell a láthatáron lennie.

Néhány kiemelés a probiotikus laboratóriumról és a jövőbeni kilátásokról

A globális biztonság nem érzékelhető anélkül, hogy először biztosítanák az élelmezésbiztonságot. Ide tartozik többek között a földgömb hemzsegő lakosságának biztonságos és tápláló táplálék biztosítása. Tekintettel a LAB-ok probiotikumként történő alkalmazásának óriási lehetőségeire, a jövő valóban ígéretes. Például az egyik terület, amelyet jelenleg használnak, a probiotikus hajlamok teljes genomszekvenálási technológiával történő vizsgálata. Ez a többi hatás mellett növeli a probiotikus LAB-ok funkcionalitását, és ezek adata jó alapként felhasználható a LAB-gének további manipulálására [8]. Funkcionális élelmiszer-összetevőként történő felhasználásuk további kutatása jelenleg folyamatban van, és várhatóan a legközelebb növekedni fog. Már egyre több kutatás folyik a probiotikus LAB-k mellráksejtekre és hasonlókra gyakorolt csillapító hatásairól, ezáltal tovább áthidalva a világ élelmiszer-, egészségügyi és gyógyszeripari ágazatai közötti szakadékot [128]. Hangsúlyozni kell azonban, hogy az élelmiszer-biztonság javítása nem a tejsavbaktériumok (LAB) probiotikus jellemzője.

Következtetés

A probiotikus LAB alkalmazása és a kutatás sok éven át nagy figyelmet kapott, és ennek eredményeként különféle élelmiszer-termékek kerültek kifejlesztésre, amelyek különböző egészségügyi előnyökkel járnak. Ez az áttekintés rávilágított néhány területre, ahol ezeket a hasznos baktérium törzseket alkalmazták, ezáltal növelve azok felhasználásának kilátásait most és a legközelebbi jövőben. Az áttekintett tanulmányok egy részében a LAB elhízás és antidiabetikus hatásait javasolták. Funkcionális starterkultúrákként történő felhasználása a tejtermékekben, például a joghurtban és a fagylaltban, a legközelebbi jövőben ígéretes eredményeket mutat. Néhány összehangoltabb in vivo tanulmányok jelentősen csökkenthetik a probiotikus tejsavbaktériumok jelenlegi etikai, kulturális és vallási szűk keresztmetszeteit. A kulcsfontosságú kormányzati és kutatóintézetek tovább vizsgálják a probiotikus LAB-ok csillapító hatásainak hátterében álló mechanizmusokat, hogy növeljék azok alkalmazhatóságát. A szállítási technikák, például a mikrokapszulázás további finomhangolást igényelnek az életképes probiotikus LAB-sejtek nagy számának túlélésének optimalizálása érdekében. A probiotikus LAB törzsek bioinformatikája további vizsgálatokra is szükség van.

1. táblázat: Néhány tanulmány a tejsavbaktériumok elhízás elleni hatásairól.

2. táblázat: Néhány tanulmány a tejsavbaktériumok antidiabetikus hatásairól.

3. táblázat: Néhány joghurt-kultúra probiotikus hatása az elmúlt években.

Köszönetnyilvánítás

Ez az áttekintés S. E. Evivie D.Sc tézisének része a Kínai Északkeleti Mezőgazdasági Egyetem (NEAU) Élelmiszertudományi Főiskolai Laboratóriumában (KLDS). A szerzők köszönetet mondanak a kínai oktatási minisztériumnak (támogatás száma: 2011AA100902) a kiadvány finanszírozásáért. A nigériai Delta állam kormányát nagyra értékelik azért is, mert anyagilag támogatta S. E. Evivie-t. A szerzők ezúton is szeretnék megköszönni az összes recenzens felbecsülhetetlen értékű munkáját a kézirat javításában.

Közzétételi nyilatkozat

Potenciális összeférhetetlenségről a szerzők nem számoltak be.

Összeférhetetlenség

A szerzők ezennel kijelentik, hogy nincs összeférhetetlenség.