Od lat mikroorganizmy wpływające pozytywnie na zdrowie ludzi (gr. pro bios), czyli probiotyki są badane przez naukowców. Wpływają one na zachowanie odpowiedniego stanu mikroflory w przewodzie pokrywowym, która jest istotna w zapewnieniu odporności na choroby. Badania wskazują, że prawidłową mikroflorę łatwo zachwiać poprzez nieprawidłowe żywienie, leczenie oraz stres. W związku tym na dzisiejszych półkach sklepowych można spotkać różnorodne produkty pochodzenia mlecznego, które są wzbogacane w probiotyki. Jednakże badania wskazują, że te produkty zawierają substancje alergenne oraz laktozę i cholesterol przez co nie są odpowiednie dla wszystkich konsumentów. Dlatego naukowcy opracowują nowe technologie na włączenie probiotyków w produkty roślinne.

Dlaczego w produktach roślinnych?

Probiotyki w produktach roślinach mogą być cenne ze względu na wysoką wartość żywieniową i sensoryczną, m.in. zawartość pełnoziarnistego ziarna, którego spożywanie korzystnie zapobiega chorobom naczyniowym. W diecie wegetariańskiej z zasady spożywa się tylko żywność roślinną i tylko ją traktuje się jako potencjalny nośnik probiotyków. Poza tym mogą być spożywane na szeroką skalę głównie w krajach azjatyckich, gdzie występuje tradycja spożywania fermentowanych owoców, warzyw i produktów zbożowych i pozwalają na to warunki klimatyczne, kulturowe i ekonomiczne.

Samo zdrowie

Żywność fermentowana powstaje w wyniku zasiedlenia surowców roślinnych przez korzystne mikroorganizmy, których enzymy, m.in. amylazy, proteazy i lipazy, hydrolizują polisacharydy, białka i lipidy do nietoksycznych substancji smakowych, zapachowych i modyfikujących teksturę i wpływają na właściwości atrakcyjne dla konsumentów. Tym sposobem wzbogaca się surowce w dobroczynne mikroorganizmy oraz wytworzone przez nie substancje bioaktywne. Ponadto fermentacja prowadzi także do zmniejszenia zawartości substancji przeciwodżywczych, m.in. fitynianów i inhibitorów proteaz. Stwierdzono, iż  są one zaangażowane w patogenezę zespołu złego wchłaniania pierwiastków śladowych i białek.

Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej są źródłem fitazy, która katalizuje uwalnianie fosforanów z fitynianów i hydrolizuje kompleksy utworzone przez fityniany i jony metali. Udowodniono wpływ fermentacji otrąb  pełnoziarnistej mąki pszennej na rozpad kwasu fitynowego zawartego w tych surowcach. Jednakże przeprowadzono badania, gdzie w szczepach bakterii Bifidobacterium oraz Lactobacillus znaleziono fosfatazy i fitazy, które wpływają na degradacje fitynianów. Stwierdzono, także że podczas fermentacji ciasta razowego w obecności wybranych bakterii stężenie kwasu fitynowego zmniejszyło się i nastąpiło większe uwolnienie produktów hydrolizy niż w próbie kontrolnej.

Probiotyki też potrzebują adaptacji

W organizmie człowieka probiotyki wpływają na pracę jelit, dlatego też istotny jest ich dobór i wzięcie pod uwagę czynników, które mają wpływ na ich żywotność podczas przetwarzania i przechowywania żywności. Dlatego technolodzy stosują szereg technik w celu adaptacji probiotyków.  Istotny jest dobór nośnika probiotyków, suplementacja surowców w składniki odżywcze oraz mikrokapsułkowanie. Poprawę żywotności probiotyków w produkcie można osiągnąć poprzez wcześniejszą ekspozycję komórek na subletalny stres (tj. inkubację komórek w warunkach niedoboru składników odżywczych lub w subletalnej temperaturze, w obecności soli żółciowych, nadtlenku wodoru lub w środowisku o niskim pH). Takie działanie jest początkiem reakcji adaptacyjnej komórek oraz poprawia ich przetrwanie w niekorzystnych warunkach podczas przetwórstwa przemysłowego, tranzytu przez żołądek i kolejne odcinki przewodu pokarmowego.

Ponadto probiotyki można wzmocnić poprzez dodanie do podłoża np. glukozy, fruktozy, magnezu i ekstraktu drożdżowego, hydrolizatu kazeiny i octanów, witamin. Stosuje się także probiotyki, czyli niestrawione polisacharydy, które w jelicie grubym stymulują wzrost probiotyków.

Bakterie probiotyczne poddaje się liofilizacji, a także procesowi mikrokapsułkowania, która pozwala na stabilizację liofilizowanych komórek podczas przechowywania i w czasie kontaktu ze środowiskiem kwaśnym. Technika ta chroni probiotyki w żywności i podczas przemieszczania się przez przewód pokarmowy oraz umożliwia uwalnianie się w stanie aktywnym w jelicie grubym.  W celu przedłużenia żywotności probiotyków stosuje się odpowiednie metody przetrwania i rodzaj powłoki kapsułek i wielkości cząstek w ich składzie. Do immobilizowania mikroorganizmów stosowane są polimery naturalne oraz chitosan, alginiany, karagen, białka serwatkowe, pektyna, poli-L-lizyna i skrobia, co chroni probiotyki przed niskim pH, oraz działaniem amylazy trzustkowej  i zmniejsza narażenie na tlen w  czasie przechowywania.

A co na to producenci?

Producenci próbują stosować probiotyki na nośnikach takich jak słomki do napojów i kapsle do butelek, w ten sposób probiotyki dostają się do żywności dopiero bezpośrednio przed spożyciem. Firma BioGaia produkuje m.in. „BioGaiaProTectis straw”- słomki zawierające kropelkę oleju z Lactobacillus reteri w ich wewnętrznej części, z dawką dobową 100 milionów aktywnych komórek. Inny produkt to „LifeTop Cap” - nakrętka na butelkę z pęcherzykiem zawierającym probiotyk w proszku. Przed wypiciem zawartość butelki należy wstrząsnąć, aby proszek zmieszać z płynem.

Surowce roślinne jako potencjalne nośniki probiotyków

Obecnie do najczęściej wybieranych surowców roślinnych używanych do fermentowania zalicza się produkty sojowe, zbożowe oraz warzywa i owoce.

Nasiona soi są źródłem wartościowego białka roślinnego, ze względu na skład aminokwasów, zawartość żelaza i witamin z grupy B. Może także działać profilaktycznie w odniesieniu do osteoporozy i chorób naczyniowo-sercowych, ponieważ zawiera izoflawony. Japońscy badacze udowodnili, iż mleko sojowe może być wykorzystywane jako składnik diety zmniejszając ryzyko zachorowań na raka piersi, prostaty i osteoporozy.

Produkty sojowe mogą być nośnikiem probiotyków, ze względu na naturalne pH i dużo zawartość węgla i azotu ważnych w czasie fermentacji. Dobry wzrost probiotyków w produktach sojowych może być ponadto związany z ich zdolnością do metabolizowania oligosacharydów sojowych np. rafinozy. Obecnie wyprodukowano kilka produktów sojowych  z probiotykami, które cieszą się zainteresowaniem w krajach azjatyckich, m.in. mleko sojowe, napój sojowy, serek sojowy oraz tofula (azjatycki deser).

Zboża takie jak pszenica, owiec i ryż są wykorzystywane w codziennej diecie i zawierają przy tym wiele cennych składników odżywczych i bioaktywnych oraz błonnik. Spożywanie produktów o wysokiej zawartości błonnika działa profilaktycznie i leczniczo w chorobach układu krążenia, wpływa na regulację masy ciała i prawidłową pracę jelit. Dlatego też produkty zbożowe fermentowane probiotykami mogą być korzystnym nośnikiem zarówno bioaktywnych zbóż i mikroorganizmów. Obecnie spotyka się produkty zbożowe z probiotykami takie jak: napój na bazie owsa, boza (napój bałkański) oraz chleb.

Probiotyki można także dodawać do warzyw i owoców, które zawierają m.in. fitozwiązki i przeciwutleniacze korzystne dla zdrowia człowieka, składniki odżywcze, w tym cukry, sole mineralne, witaminy i błonnik pokarmowy. Z tego względu mogą stać się dobrymi nośnikami probiotyków. Jednak głównym problemem przy projektowaniu procesu jest niskie pH soków. Istotny jest więc odpowiedni dobór szczepów. Na SGGW w Warszawie  przebadano kilka produktów w dodatkiem probiotyków, m.in. sok pomarańczowy i ananasowy, przecier z dyni, sorbet z dyni, sok z kapusty oraz sok marchwiowy. Największym problemem z jakim się spotkano to była końcowa ocena sensoryczna po dodaniu probiotyków. Bowiem zmienia się smak i zapach, dlatego też wprowadza się do tychże soków soki egzotyczne, które mają za zadanie zniwelować negatywne cechy badanego produktu z probiotykiem.

Podsumowanie okiem specjalisty

Stosowanie probiotyków staje się bardzo ważnym elementem zrównoważonej diety. Mogą czasami zastąpić funkcję antybiotyku w leczeniu chorób infekcyjnych. Szczególnie podkreśla się ich wybiórcze działanie bakteriobójcze, bez obawy przedawkowania i niepożądanych efektów ubocznych. Dużym sukcesem mogą też cieszyć się w przyszłości preparaty roślinne z probiotykami przy odpowiednim doborze procesu technologicznego i  inwestycji finansowej w ten przemysł. Dzięki czemu uzyska się połączony, zdrowy produkt roślinny o wysokiej wartości odżywczej z bakteriami probiotycznymi. Wybierając preparat należy jednak kierować się wskazówkami dotyczącymi celu ich stosowania – mówi dr Andrzej Janus z BioMedicus