Молочнокислые микроорганизмы

Характеристика пробиотических микроорганизмов и их

Биологическая роль

Термин «probiosis» означает симбиоз, сообщество двух организмов, способствующих жизнедеятельности обоих партнеров. «Probiotic» - организм, участвующий в симбиозе и благоприятствующий жизни.

Первое предположение о связи микробов, заселяющих кишечник, с духовным и физическим здоровьем человека впервые было выдвинуто еще в 1907 году в трудах знаменитого русского ученого И.И. Мечникова.

Впервые термин «пробиотик» как антоним «антибиотика» был предложен D.M.Lilly и P.H.Stilwell в 1965 году для обозначения микробных метаболитов, обладающих способностью стимулировать развитие каких-либо микроорганизмов. Близкое по содержанию толкование термина «пробиотик» было дано в 1971 году A.Sperti для обозначения различных тканевых экстрактов, оказывающих стимулирующее действие на микроорганизмы.

Последующие достижения в области изучения микробной экологии человека позволили внести уточнения в первоначальное определение пробиотиков. Так, в 1974 г. R.B.Parker использовал этот термин для обозначения микробных препаратов, обладающих способностью регулировать микробную экологию кишечника. Согласно его определению, пробиотики – это микроорганизмы или их компоненты, способные поддерживать баланс кишечной микрофлоры.

Позднее R.Filler назвал пробиотиками любые препараты из живых микроорганизмов, дающие при введении в организм хозяина благотворный эффект за счет коррекции кишечной микрофлоры. Лишь ограниченное число кишечных микроорганизмов может считаться пробиотиками, поскольку добавление в пищу именно этих бактерий улучшает пищеварительные функции желудочно-кишечного тракта. Причем, в качестве регуляторов микроэкологии могут выступать как монокультуры, так и смеси микроорганизмов.

Последующие достижения в области микробной экологии позволили R.Filler внести уточнение в его первоначальное определение прибиотиков: это препараты из живых микроорганизмов или стимуляторов роста микробного происхождения, оказывающие благоприятное действие на эндогенную микрофлору. Попытку внести еще большую ясность в толкование этого термина предприняли G.R.Gibson и M.B.Roberfroid, предложившие называть пробиотиками только пищевые добавки микробного происхождения, проявляющие свои позитивные эффекты на организм хозяина через регуляцию кишечной микрофлоры.

В соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», пробиотик - функциональный пищевой ингредиент в виде полезных для человека непатогенных и нетоксикогенных живых микроорганизмов, обеспечивающий при систематическом употреблении человеком в пищу непосредственно в виде препаратов или биологически активных добавок к пище, либо в составе пищевых продуктов благоприятное воздействие на организм человека в результате нормализации состава и/или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника.

Пробиотические микроорганизмы могут попасть в организм следующими путями:

· с лекарственными препаратами, в состав которых входят штаммы живых микроорганизмов, с четким показанием к применению;

· с биологически активными добавками к пище (комплексными препаратами на основе живых микроорганизмов, изготовленными на фармацевтических предприятиях, которые используют в качестве биологически активной добавки к пище, и, как правило, распространяют через аптечную сеть);

· с пищевыми продуктами, которые ими обогащены или получены биотехнологическим способом с применением пробиотиков в качестве заквасочных культур.

Пробиотики могут содержать как один вид микроорганизмов (монопробиотики), так и ассоциацию штаммов нескольких видов микроорганизмов, от 2 до 30 (ассоциированные пробиотики). В данном случае это симбиотики.

Симбиотики - это комплексные препараты, в которых объединены пробиотические микроорганизмы одной или разных таксономических групп, отобранных по принципу наибольшей выживаемости в неблагоприятных условиях. По своим эффектам эти микроорганизмы дополняют друг друга.

Пробиотики могут назначаться широкому кругу живых организмов (человеку, животным, птицам, рыбам) вне зависимости от видовой принадлежности хозяина, от которого первоначально были выделены штаммы пробиотических бактерий (гетеропробиотики). Однако чаще всего пробиотики назначаются с вышеуказанной целью представителям того вида животных или человеку, из биоматериала которых были выделены соответствующие штаммы (гомопробиотики).

В последние годы в практику начинают внедряться аутопробиотики, действующим началом которых являются штаммы нормальной микрофлоры, взятые от конкретного индивидуума и предназначенные для коррекции его микроэкологии.

Препараты - пробиотики производят в различных лекарственных формах: сухой во флаконах и ампулах, в виде порошков, таблеток и медицинских свечей. Они содержат высокое количество жизнеспособных микроорганизмов в одной дозе, имеют длительные сроки хранения и могут доставляться в самые отдаленные районы нашей страны. Эти средства относятся к медицинским фармакопейным препаратам, что обуславливает их применение в основном в терапевтических целях (см. далее).

Для оздоровления широких слоев населения целесообразнее применять кисломолочные продукты, которые одновременно являются поставщиками питательных веществ и обладают пробиотическим эффектом.

Традиционные кисломолочные продукты, получаемые путём сквашивания молока с использованием различных видов молочнокислых бактерий, применяются людьми в течение тысячелетий. Рассматривая кисломолочные продукты с современных позиций, их несомненно можно отнести к продуктам, оказывающим пробиотическое действие на организм человека.

Великим русским ученым И.И. Мечниковым впервые высказана и научно обоснована мысль о возможности использования молочнокислых бактерий для борьбы с нежелательной микрофлорой желудочно-кишечного тракта человека. И.И. Мечников предложил использовать молочнокислые бактерии, способные приживаться в кишечнике. В литературе имеются многочисленные данные о положительном влиянии кисломолочных продуктов на организм человека.

Исследования, проводимые в направлении получения кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами и по изучению их действия на организм человека, открывают все новые В литературе имеются многочисленные данные о положительном влиянии кисломолочных продуктов на организм человека. Кисломолочные продукты способствуют более высокой усвояемости кальция; усиливают секрецию пищеварительных соков и желчеотделения; усиливают желудочную секрецию и выделение панкреатического сока; повышают выведение мочевины и других продуктов азотистого обмена; подавляют рост нежелательной микрофлоры за счет бактерицидного действия молочной кислоты и антибиотических веществ, продуцируемых некоторыми видами молочнокислых бактерий и бифидобактериями; благоприятно воздействуют на моторику кишечника; способствуют снижению сывороточного холестерина; тонизируют нервную систему. В последние годы установлено, что кисломолочные продукты с пробиотическими свойствами оказывают стимулирующее влияние на иммунитет, механизм которого очевидно включает активацию продукции некоторых регуляторов иммунного ответа, в частности, интерлейкинов и гамма-интерферона в сочетании с усилением местного иммунного ответа энтероцитов, фагоцитоза и пролиферации лимфоцитов. Иммунный эффект связывают с несколькими механизмами - это стимулирующее влияние на иммунный ответ (в частности, на активность микрофагов и клеток- киллеров); снижение под влиянием низкого кишечного pH, обусловленного молочной кислотой, активности 7-альфа- | идроксилазы-фермента микроорганизмов, участвующего в метаболизме желчных кислот, обладающих проканцерогенным действием; снижение активности ферментов микроорганизмов кишечника (глюкуронидазы, нитроредуктазы и азоредукгазы), участвующих в трансформации в кишечнике проканцерогенных соединений в канцерогенные. Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск по шикновения злокачественных новообразований, в частности рака | чистой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

Кисломолочные продукты способствуют более высокой усвояемости кальция; усиливают секрецию пищеварительных соков и желчеотделения; усиливают желудочную секрецию и выделение панкреатического сока; повышают выведение мочевины и других продуктов азотистого обмена; подавляют рост нежелательной микрофлоры за счет бактерицидного действия молочной кислоты и антибиотических веществ, продуцируемых некоторыми видами молочнокислых бактерий и бифидобактериями; благоприятно воздействуют на моторику кишечника; способствуют снижению сывороточного холестерина; тонизируют нервную систему. В последние годы установлено, что кисломолочные продукты с пробиотическими свойствами оказывают стимулирующее влияние на иммунитет.

Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск возникновения злокачественных новообразований, в частности рака толстой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск по шикновения злокачественных новообразований, в частности рака | чистой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

Главное назначение кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами − это поддержание хорошего состояния здоровья у людей различных возрастных групп или животных.

Между состоянием здоровья человека, функционированием его иммунной системы и составом микрофлоры его желудочно- кишечного тракта существует тесная взаимосвязь. Нарушение состава микрофлоры в организме (дисбактериозы) может иметь тяжелые последствия. Сильные и длительно действующие неблагоприятные воздействия могут нарушить гомеостаз и привести к болезни или даже смерти организма.

По последним данным Российской АМН распространение различных форм дисбактериоза (нарушение состава полезной микрофлоры) в России достигло масштабов национальной катастрофы, затронув более 90 % населения. Возникновению дисбактериозов способствуют различные внешние факторы и заболевания, в том числе органов пищеварения. Считают, что нормобиоценоз кишечника − это сложнейшая экологическая система, которая является своеобразным органом иммунной системы человека.

Макроорганизм и кишечная микрофлора являются относительно стабильной экологической системой, равновесие которой, с одной стороны определяется физиологическими и иммунологическими особенностями макроорганизма, а с другой − видовым и количественным составом микробных ассоциаций и разнообразием их биохимической активности. При нормальном физиологическом состоянии взаимоотношения макроорганизма и микрофлоры носят симбиотический характер, и флора при этом оказывает существенное влияние на общий иммунитет и естественную резистентность хозяина к инфекциям, принимает активное участие в процессах пищеварения, синтеза различных биологически активных веществ. Со своей стороны макроорганизм оказывает регулирующее действие на состав кишечной микрофлоры посредством кислотности желудочного сока, перистальтики кишечника, желчных солей и других факторов. Стабильность микробных ассоциаций в организме имеет чрезвычайно важное значение для жизнедеятельности хозяина и является одним из показателей его здоровья.

Все это обусловливает широкое применение средств, способствующих восстановлению и поддержанию иммуннобиологического гомеостаза. Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто >ти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует иозможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует. Систематическое употребление кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами, которые оказывают регулирующее действие на организм или те или иные органы и Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто >ти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует иозможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует.

. Необходимо отметить, что организм человека обладает огромными резервами здоровья и часто эти резервы задействованы не в полной мере и поэтому существует возможность их мобилизации. Одним из факторов, способствующих активизации собственных сил организма, является симбионтная микрофлора и биологические активные соединения, которые она синтезирует.

Систематическое употребление кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами, которые оказывают регулирующее действие на организм или те или органы и системы, обеспечивает оздоровительный эффект без применения лекарственных средств. Достоинством пробиотиков является их безвредность для организма, полное отсутствие побочных явлений и привыкания к ним при длительном потреблении.

Наиболее часто для изготовления препаратов используют следующие виды живых микроорганизмов:

− род Bifidobacterium: B.bifidum, B.adolescentis, B.breve, B.infantis, B.longum;

− род Lactococcus: Lac. lactis, Lac. сremoris;

− род Lactobaccilus: L.plantarum, L.acidophilus, L.casei, L.delbrueckii; L.reuteri; L.bulgaricus;

− род Propionibacterium: P.acnes; P.freudenreichii;

− некоторые виды дрожжей: Saccharomyces cerevisiae.

Бифидобактерии

Бифидофлора составляет у детей 98 %, а у взрослых до 40-60 % кишечной микрофлоры. Морфологическибифидобактерии представляют собой грамположительные палочки. Палочки имеют утолщения на одном конце (булавы) или двух концах (гантели). Микроскопическая картина каждого вида бифидобактерий имеет особенности по размеру, форме и расположению клеток.

Физиологическим свойством бифидобактерий является их способность расти и развиваться при температуре 20-40 ºС, рН 5,5-8,0. Оптимальной зоной роста является температура 37-40 ºС и рН 6,0-7,0. При рН ниже 4,5 и выше 8,5 рост микроорганизмов прекращается.

Все виды бифидобактерий при первичном выделении являются строгими анаэробами. В присутствии углекислого газа они могут быть толерантными к кислороду. При лабораторном культивировании эти микроорганизмы приобретают способность развиваться в присутствии некоторого количества кислорода, а в высокопитательных средах - расти в полностью аэробных условиях.

В молоке бифидобактерии развиваются медленно, так как коровье молоко не является естественной средой их обитания. Одной из причин плохого роста бифидобактерий в молоке служит растворенный в нем кислород. У них не обнаружено казеолитической активности, т.е. они могут усваивать казеин только после частичного гидролиза. В результате расщепления казеина образуются полипептиды, гликопептиды, аминосахара, стимулирующие рост бифидобактерий. Другой причиной заторможенного роста бифидобактерий может быть и их низкая фосфатазная активность.

Для нормального роста и развития бифидобактерий большое значение имеет присутствие ростовых веществ. Рост бифидобактерий в коровьем молоке стимулируют экстракты дрожжей, гидролизованное молоко, а также увеличение соотношения белок: лактоза. Сильный стимулирующий эффект роста бифидобактерий получают при использовании гидролизатов казеина.

Растительными стимуляторами роста бифидобактерий в молоке являются обезжиренная соя, экстракт картофеля, тростниковый сахар, кукурузный экстракт, морковный сок. В качестве стимуляторов роста применяют также соли железа, сорбит, микроэлементы в виде сернокислой меди и лактата железа. Кроме того, используют витамины (пантотеновая кислота, биотин, рибофлавин).

Одним из способов активации роста бифидобактерий в молоке является получение мутантов этих микроорганизмов, способных расти без какой-либо защиты от кислорода.

Биологическая роль бифидобактерий заключается в их благоприятном влиянии на организм человека за счет ряда механизмов:

1. Бифидобактерии проявляют высокую антагонистическую активность в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Антагонистическое действие на патогенные микроорганизмы оказывают органические кислоты, антимикробные вещества, бактериоцины, продуцируемые микроорганизмами. Продуцирование органических кислот (молочной и уксусной в молярном соотношении 2:3) приводит к повышению кислотности и, как следствие, угнетению нежелательной микрофлоры. Среди антимикробных веществ большое значение имеет перекись водорода, которую продуцируют пробиотические микроорганизмы.

2. Бифидобактерии регулируют обменные процессы организма за счет продуцирования витаминов, в частности группы В, биотина (витамин Н), РР (ниацин), которые участвуют в обмене белков, углеводов, синтезе аминокислот.

3. Бифидобактерии способствуют более полному гидролизу белков, как растительных, так и животных. Благодаря этому повышается усвояемость пищи и снижается вероятность развития пищевой непереносимости из-за накопления в толстом кишечнике непереваренных белков.

4.Установлено, что эффективность бифидобактерий обусловлена способностью модулировать различные звенья иммунной системы (активировать выработку IgA (Иммуноглобулин A) в кишечнике, стимулировать фагоцитоз (Фагоцито́з (Фаго − пожирать и цитос − клетка) − процесс, при котором специальные клетки крови и тканей организма (фагоциты) захватывают и переваривают возбудителей инфекционных заболеваний и отмершие клетки) и образование интерлейкинов (Интерлейкины − биологически активные вещества, секретируемые стволовыми кроветворными клетками и макрофагами; обладают иммунорегуляторными свойствами), повышать выработку g-интерферона и синтез иммуноглобулина). Установлено, что бифидобактерии обеспечивают поступление незаменимых аминокислот в организм (например, триптофан), способны к антиканцерогенной и антимутагенной активности. Бифидобактерии уменьшают образование нитритов, крезола, индола, аммиака, обладающих канцерогенными свойствами.

Исследования по использованию бифидобактерий для молочных продуктов идут разными путями: выделяют новые штаммы бифидобактерий; получают кислородоустойчивые штаммы бифидобактерий, подбирают и разрабатывают специальные стимуляторы роста бифидобактерий в молоке; вносят фермент β-галактозидазу, расщепляющий лактозу; создают бактериальные концентраты, которыми можно обогащать уже готовые кисломолочные продукты. Большое распространение получило направление по использованию бифидобактерий в сочетании с молочнокислыми бактериями.

 

Молочнокислые микроорганизмы

Бактерии рода Lactobacillus (стрептобактерии) представляют собой палочки разной длины. Особенностью стрептобактерий является их высокая устойчивость к поваренной соли (6-10 %). Лактобациллы в большинстве способны расти при температуре 1 ºС и хорошо развиваются при 15 ºС. Основными свойствами являются кислото- и ароматобразующая способность, последняя проявляется в способности продуцировать ацетоин. Стрептобактерии обладают выраженной протеолитической активностью, благодаря развитому комплексу протеиназ и пептидаз, в отношении не только молочных, но и мышечных и соединительно-тканных белков.

Биологическая роль молочнокислых микроорганизмов заключается в том, что они обладают выраженной антагонистической активностью, то есть подавляют рост и размножение патогенных микроорганизмов.

Основными продуктами метаболизма гомо- и гетероферментативных лактобактерий являются молочная и уксусная кислоты, перекись водорода и двуокись углерода. Образование молочной и уксусной кислот снижает рН, образуя кислую реакцию в ЖКТ, которая препятствует размножению газообразующей, патогенной микрофлоры. Лактобактерии обеспечивают бактериоцидное и бактериостатическое действие, благодаря выработке бактериоцинов. С их помощью происходит угнетение роста клостридий, листерий, сальмонелл, шигелл, синегнойной палочки, стафилококков, вибрионов.

В организме человека они способствуют активации иммунной системы, участвуют в метаболизме белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, солей металлов, желчных кислот, в синтезе витаминов, гормонов, антибиотиков и других веществ. Лактобациллы усиливают физиологическую активность желудочно-кишечного тракта. Активно участвуют в метаболизме пищевых волокон, в разрушении избытка пищеварительных ферментов, а также в нейтрализации токсичных веществ, поступающих из вне или образующихся в результате искаженного метаболизма. Они являются источником различных биологически активных веществ, а именно витаминов группы В, фолиевой, никотиновой кислот, аминокислот, органических кислот.

Бактерии рода Lactococcus не являются типичными представителями микроорганизмов ЖКТ человека, тем не менее пробиотики на их основе толерантны к действию желчи и способны угнетать развитие патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

 

Пропионовокислые бактерии (ПКБ) – мелкие палочки размером 0,5-0,8х1,0-1,5 мкм часто раздутые с одного конца и зауженные с другого, некоторые клетки кокковидной или V-образной формы; располагаются одиночно, парами или скоплениями. Спор не образуют, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Непатогенны, обитают в рубце и кишечнике жвачных животных. По ряду свойств они близки к лактококкам и бифидобактериям. Выращивают ПКБ на различных питательных средах, содержащих кобальт.

ПКБ, развиваясь в молоке, сбраживают молочный сахар до пропионовой и уксусной кислот, а выделенные ими ферменты подвергают распаду белки до образования пептидов и аминокислот. Накопление в продукте летучих жирных кислот, свободных форм азота связывают с образованием специфического аромата, вкуса сыров и кисломолочных продуктов.

Доказано, что жидкие культуры пропионовокислых бактерий способны проявлять антиоксидантный эффект. ПКБ вырабатывают антиокислительные ферменты: каталазу, пероксидазу и супероксиддисмутазу. Из серосодержащих аминокислот пептидов молока ПКБ образуют диметилсульфид, обладающий антимутагенным действием (АНТИМУТАГЕНЫ - химические и физические факторы, понижающие частоту возникновения наследственных изменений организма – мутаций).

Отличительной особенностью ПКБ является синтез кобаламинов (витамин В₁₂).

ПКБ стимулируют рост фекальных бифидобактерий и помогают в лечении бактериальных дисбактериозов. ПКБ продуцируют экзополисахариды (ЭПС) – высокомолекулярные углеводы, которые образуют в молоке вязкие сгустки. ЭПС-штаммы обладают повышенной устойчивостью к агрессивной среде ЖКТ благодаря наличию ЭПС-капсулы, которая служит связывающим звеном при их заселении и адгезии в кишечнике. Имеются данные, что количество синтезированных ЭПС зависит от вида культуры и свойств конкретного штамма, а также от условий культивирования.

С продукцией пропионовой и уксусной кислот, диацетила, пропионицинов (антибактериальные вещества) связаны антимикробные свойства ПКБ – подавление роста различных бацилл и микроскопических грибов; благодаря действию этих веществ, ПКБ выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка, что позволяет применять данную микрофлору в пищевой промышленности с целью пролонгации сроков хранения продуктов питания.

Пробиотические свойства ПКБ характеризуются тем, что они не перевариваются в желудочно-кишечном тракте людей, устойчивы к действию желчных кислот, выдерживают низкую (рН 2,0 – 4,5) кислотность желудка,ингибируют активность β-глюкуронидазы, азаредуктазы и нитроредуктазы – ферментов, образуемых кишечной микрофлорой и вовлекаемых в образование мутагенов, канцерогенов и промоторов роста опухолей. ПКБ обладают мощными иммуномодулирующими свойства­ми, способны снижать геннотоксическое действие ряда химических соединений и УФ-лучей.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: