Лактобактерії синтезують широкий спектр речовин, інгібірують ріст інших бактерій. До таких речовин відносяться кінцеві продукти метаболізму: органічні кислоти (молочна й оцтова), перекис водню і сполуки, відомі як бактеріоцини (лізоцим, нізин, ацидофілін, лектролін, лактоцідин).

Бактеріоцини — білки, які продукуються деякими мікроорганізмами і проявляють антагонізм на близькородинні мікроорганізми. Вони мають менший спектр активності, ніж антибіотики, але їх дія більш виражена.

Антимікробна активність лактобактерій може бути як результат продукування перекису водню і пов’язана із стимуляцією імунної системи.

Лактобактерії пригнічують ріст таких бактерій: Proteus vulgaris, Salmonella typhosa, Staphylococcus aureus, S.lactis, Bacillus Subtilis, S.cereus, Lactobacillus bulgaricus, L.lactis та ін.

Частина лактобактерій синтезує антибіотики булгарикан і булгарин, ацидофілін, ацидолін, лактозицин, лактобревін, реутерин.

Провідна роль лактобактерій у мікробіальних ценозах зумовлена їхньою адгезивністю — здатністю прикріплюватися до клітин слизової оболонки. Адгезивність є одним із основних факторів, що визначає взаємини мікроорганізму і його господаря в екологічній ніші, що створилася. Від адгезивної здатності мікроорганізмів залежить склад, стабільність і захисні властивості мікробіотиків організму-господаря. Разом з тим, адгезивні властивості притаманні не для всіх лактобактерій.

Антагоністична активність лактобактерій обумовлена також продукуванням пероксиду водню, молочної та оцтової кислот, метаболітів, що знижують рН середовища, концентрацією за місцем прикріплення на слизовій оболонці різних відділів шлунково-кишкового тракту та урогенітальних органів.

Сприятливий вплив лактобактерій на здоров’я людини визначається тим, що вони здійснюють синтез вітамінів групи В та К, незамінних амінокислот, біологічно активних речовин, поліпшують засвоюваність лактози, знижують вміст холестерину в крові, проявляють імуномоделюючу, антимутагенну та антиканцерогенну активність.

Серед сучасних розробок пробіотиків з декількома мікроорганізми різних родин і видів, виділена серія препаратів «Біфідум-Мульті-1,2, 3». Вони можуть використовуватись різними віковими групами людей. Кожен з цих препаратів містить саме ті види біфідобактерій, які найбільш фізіологічні для певної вікової групи. «Біфі- дум-Мульті-1» є одним з небагатьох біопрепаратів, дозволених МОЗ України до застосування дітям від народження. «Бііфдум-Мульті-2» містить біомасу біфідобактерій чотирьох видів, яблучний пектин і порошок топінамбура.

2.11. ПРЕБІОТИКИ

Пребіотики — речовини, що важко засвоюються організмом з властивою селективною стимуляцією життєдіяльності мікроорганізмів, які входять до складу мікрофлори нижніх відділів кишечника.

З метою профілактики й корекції мікроекологічних порушень у харчовому каналі використовують різні пребіотики, які селективно стимулюють ріст корисних речовин (табл. 2.14).

До пребіотиків відносяться речовини, які повинні задовольнити наступні вимоги:

• не гідролізуватися і не всмоктуватися у верхній частині шлунково-кишкового тракту;

75

•бути селективним субстратом для корисних бактерій, що живуть у товстому кишечнику, тобто стимулювати їхній ріст чи біохімічну активність;

•змінювати баланс кишкової мікрофлори в сторону більш сприятливого для організму людини складу;

•індукувати корисні ефекти не тільки на рівні шлунково-кишкового тракту, але

йорганізму в цілому, тобто забезпечувати системні ефекти.

Властивості пребіотиків проявляють окремі білки (глікопептиди, лактоглобуліни), вітаміни та їх похідні (пантотенова кислота, пантотенати, інозит). Найбільша кількість пребіотиків має вуглеводну природу — це фруктоолігоцукриди, ізомальтоолігоцукриди, лактулоза, галактоолігоцукриди, харчові волокна, стійкі види крохмалю, інулін та ін.

Серед пребіотиків найбільш відомі полі- і олігофруктани, соєві олігоцукриди, галактоолігоцукриди, ізольовані з природних джерел або отримані біотехнологічним чи синтетичним методами. Передбачається, що до 2010 року світове виробництво подібних пребіотиків різко збільшиться. Вони реалізуються самостійно, у вигляді збагачувальних добавок до різноманітних продуктів харчування, а також у поєднанні з пробіотичними мікроорганізмами (синбіотики). Крім розглянутих, в якості пребіотичних субстанцій використовуються також різноманітні блокатори адгезії та інгібітори росту патогенних і опортуністичних мікроорганізмів (лектини, антиадгезини та ін.).

Для нормалізації мікробіоценозу запропоновані чисельні способи, але найбільш поширеним з них є проведення спрямованої мікробної колонізації кишечника за допомогою живих мікроорганізмів, застосування пребіотиків — харчових речовин з особливими властивостями.

76

Термін «пребіотики» вперше ввів R.Gibson та використовується для визначення речовин або дієтичних додатків, які не гідролізуються та не абсорбуються у тонкому кишечнику людини. Вони є селективним субстратом одного або декількох видів біфідобактерій та лактобацил (БЛ-флори) для стимуляції їхнього зростання і/або метаболічної активності, внаслідок чого поліпшується склад мікрофлори товстого відділу кишечника.

Інгредієнти харчування, які відповідають цим вимогам, відносяться до низькомолекулярних вуглеводів: олігоцукриди (фруктота галактоолігоцукриди), інулін, лактулоза, лактитол. Найбільша кількість цих пребіотиків знаходиться в молочних продуктах, кукурудзі, часнику, квасолі, горосі, крупах, цибулі, цикорії, бананах та інших продуктах. Bergmark S. довів, що на життєдіяльність мікрофлори кишечника людини в середньому витрачається до 10 % енергії, що надійшла до організму, та 20 % об’єму прийнятої їжі.

Волокноподібні неперетравні олігоцукриди (НПО-клас вуглеводів зі ступенем полімеризації 2—10) не гідролізуються і не всмоктуються в тонкому кишечнику завдяки відсутності в організмі людини специфічних ферментів (гідролаз). НПО досягають товстої кишки у незмінному вигляді, дегідролізуються мікрофлорою, в основному біфідобактеріями до СО2 та органічних кислот. Зниження рН середовища кишечника, що має місце, перешкоджає проліферації патогенних мікроорганізмів, які не мають відповідних ферментів для розщеплення олігоцукридів. НПО — нетоксичні для людини, не викликають ніяких сторонніх ефектів в організмі. Добова потреба дорослої людини в олігоцукридах становить 7—11 г.

Існує декілька класів НПО: короткота середньоланцюгові олігомери із залишків фруктози — фруктоолігоцукриди (ФОЦ), фруктани, у тому числі інулін; із залишків глюкози — глюкоолігоцукри, глюкани та декстрани; галактози — галактоолігоцукри (ГОЦ), а також олігоцукри із рослинних продуктів (рис. 2.14).

Галактолігоцукри Фруктани глюкани (ГОЦ) інулін

декстрани

Рис. 2.14. Класи волокноподібних неперетравлюваних олігоцукридів (НПО)

Олігоцукриди можуть вироблятися промисловим шляхом, наприклад лактулоза — продукт обробки лактози β-галактозидазою, яка складається із залишків галактози та глюкози.

Слід враховувати вміст неперетравлюваних олігоцукридів природного походження у рослинних продуктах, таких як цибуля, часник, спаржа, артишок, овес, пшениця, томати, банани, інжир, корінь цикорію та ін.

Заслуговує на увагу використання олігоцукридів, як високоактивних пребіотиків, у харчуванні дітей першого року життя. За результатами досліджень найбіль-

77

шого в Європі науково-дослідного центру Numico голландської компанії Nutricia, в нову молочну суміш «Нутрілон» введені харчові волокна, які містять комплекс:

—галактоолігоцукриди (ГОЦ) з низькою молекулярною масою, які отримують із лактози (90 %);

—фруктоолігоцукриди (ФОЦ), високомолекулярний інулін, що екстрагується із цикорію (10 %).

Для лікувально-профілактичного харчування дітей першого року життя розроблені суміші, які містять харчові волокна «Хумана ЛП» та «Хумана ЛП + СЦТ», низьколактозні безглютеневі суміші для дітей з розладами шлунково-кишкового тракту. Аналогічно фруктоолігоцукридам вони містять харчові волокна у вигляді

лігніну, целюлози, геміцелюлози, клітковини банана.

Включення пребіотичних волокон Vivinal® GOS (коротко-ланцюгові галактоолігоцукриди) до складу продуктів харчування має важливе значення для нормалі-

зації мікробіоценозу кишечника і зміцнення імунного захисту організму. Розроблені два види продукту: рідка форма Vivinal® GOS і порошкоподібна Vivinal® GOS 10. Застосовують ці волокна для продуктів дитячого харчування, а також у традиційних продуктах — молочні напої, хлібобулочні вироби, снеки.

Для дитячого харчування фірма «Колінска» — Словенія виробляє кукурудзяну кашу з інуліном.

З допомогою інуліну можна отримати майже нейтральні за смаком гелі. Інулін у високій концентрації (близько 20 %) утворює желеподібну сітку з високою вологозв’язувальною здатністю. Досягнута у продуктів структура і післясмаку аналогічні жиру, що свідчить про можливість використання його як замінника жиру. Прикладом можуть бути сирокопчені ковбаси, в яких інулін як функціональна добавка зменшує вміст жиру й поліпшує твердість на розрізі.

Лактулоза вже більше 40 років застосовується в педіатрії для стимуляції росту лактобактерій у дітей грудного віку і входить до складу лікарських препаратів. Шведська фірма «Semper» виробляє дитячу молочну суміш «Семпер — Біфідус» з лактулозою, в Україні реалізується молочна суміш з лактулозою «Детолакт».

До пребіотиків, які випускаються у промислових масштабах, відносять фруктоолігоцукриди, трансгалактозоліровані олігоцукриди, лактулоза, соєві олігоцукриди та ін.

Збагачення продуктів функціонального харчування більш доцільно такими пробіотиками, які легко долають всі природні захисні бар’єри організму і в складі будь-якого продукту здатні потрапити до місця розвитку нормофлори. Вони стимулюють кількісний ріст власної мікрофлори і легко приживаються.

Умовно виділяють наступні групи пребіотиків: аміноцукри, нейтральні цукри, фруктоолігоцукриди, галактоолігоцукриди, лактулоза, лактитол та інулін.

Аміноцукри містять залишок N-ацетилглюкозаміну, який входить до складу «біфідус фактора» жіночого молока. Стимулююча дія глюкозаміну пояснюється неспроможністю біфідобактерій синтезувати ці сполуки. Найбільш активним пребіотиком цієї групи є β-етиловий глікозид ацетилглюкозаміну.

Група нейтральних цукрів — олігоцукриди зі ступенем полімеризації не вище п’яти. Вони не всмоктуються в кишечнику, а засвоюються лише ті з них, що розщеплюються травними ферментами — цукроза, мальтоза, мальтоолігоцукриди, лактоза.

Соєві олігоцукриди, фруктоолігоцукриди, галактоолігоцукриди, ізомальтоолігоцукриди, лактулоза, ксилани не розщеплюються травними ферментами людини і

78

досягають товстого кишечника, де і засвоюються біфідобактеріями та деякими іншими мікроорганізмами.

Вуглеводні промотори біфідобактерій з групи нейтральних цукрів виконують подвійну функцію:

—служать енергетичним субстратом лише для біфідобактерій і не засвоюються іншими мікроорганізмами;

—продуктами ферментації цих цукрів біфідобактеріями є коротколанцюгові жирні кислоти, які знижують рН у кишечнику і пригнічують ріст багатьох мікроорганізмів.

До промоторів відносять трансгалактозильовані олігоцукриди, фруктоолігоцукриди, ізомальтоолігоцукриди.

Трансгалактозильовані олігоцукриди — олігоцукриди, що складаються із залишків галактози та фруктози, які зв’язані β — (1→4) глікозидними зв’язками. Вони стимулюють широкий спектр бактерій ряду Bifidobacteriae — практично всі штами,

що живуть у кишечнику людини.

Фруктоолігоцукриди — олігомери фруктози, що з’єднані β — (3→2) глікозид-

ними зв’язками.

Ізомальтоолігоцукриди — олігомери глюкози, що зв’язані α — (1→6) глікозидними зв’язками. Вони мають високу солодкість, термостабільність, розчинність і водоутримуючу здатність.

Лактулоза — синтетичний дицукрид, який отримують спеціальною обробкою молекули лактози, що виділяється із молочної сироватки. За рахунок бактеріального розщеплення лактулози на коротколанцюгові жирні кислоти (молочна, оцтова, пропіонова, масляна) знижується рН середовища товстого кишечника, яке призводить до підвищення осмотичного тиску, затримання рідини в порожнині кишки та посилення її перистальтики.

Лактулоза займає провідне місце за об’ємом використання пребіотиків у харчовій промисловості.

Світовим лідером у виробництві лактулози і функціональних продуктів харчування, збагачених лактулозою, є японська корпорація Morinaga Milk Industry Co. Вона ще в 60-х роках минулого століття проводила дослідження щодо дії лактулози на організм людини, що відкрило дорогу функціональному харчуванню й розвитку індустрії пребіотиків у всьому світі.

Оздоровчі й лікувальні властивості лактулози систематизовані в табл. 2.15. Завдяки біфідогенній активності й безпечності для людей, лактулоза застосову-

ється не лише у виробництві дитячого харчування, але й багатьох інших продуктів — молочних (сир, масло, сир кисломолочний), кондитерських та хлібобулочних виробів, безалкогольних напоїв — як функціональний інгредієнт для регуляції кишкової діяльності. У жувальній гумці вона служить підсолоджувачем, не викликаючи карієсу.

Пребіотичні властивості також властиві мікрокристалічній целюлозі (МКЦ). Вона має мікропористу структуру, об’єм і розмір отворів якої доступні лише для речовин з малими розмірами молекул, що визначає її низьку адсорбційну здатність, величина водопоглинальної здатності МКЦ поступається харчовим волокнам овочів і фруктів, однак нерозчинність даного компоненту і стійкість до ферментації дають можливість стверджувати, що основна дія МКЦ пов’язана з нормалізацією моторно-евакуаторної діяльності товстого кишечника і структуроутворення в харчових системах. МКЦ має низьку катіонобмінну здатність, не призводить до патологічних змін критеріїв загальнотоксичної дії, а також проявляє гіполіпідемічну

79