Центр Экспертиз ТЕСТ

ПРЕБИОТИКИ
и их роль в функциональном питании

Современная концепция функционального питания рассматривает пищевые продукты не только как источники энергии и пластических веществ, но и обладающие способностью оказывать благоприятное, оздоровительное воздействие на организм человека (1,2).
Одна из наиболее обширных групп функциональных пищевых продуктов — группа характеризующаяся способностью корректировать состав микрофлоры кишечника человека. Поскольку, по современным представлениям, от процессов микробной ферментации в толстом кишечнике зависит не только нормальное функционирование пищеварительной системы, но и состояние организма в целом, а нарушение нормальной деятельности кишечной микрофлоры (например, при терапии анти-биотиками, экологические факторы — токсины и мутагенные вещества) приводит к серьезным физиологическим нарушениям и может являться причиной ряда заболеваний, в настоящее время актуальным является поддержание качественного и количественного состава кишечной микрофлоры на уровне, наиболее благоприятном для здоровья человека.

Таблица №1

В последние годы проблеме пробиотиков уделяется большое внимание. На конгрессе в Брюсселе по пробиотикам было отмечено, что в настоящее время микробы в организме человека рассматриваются как самостоятельный орган, который питает, очищает и защищает наш организм. Лакто и бифидобактерии регулируют процесс пищеварения, участвуют в синтезе витаминов снижают уровень холестерина, поддерживают нормальный баланс кишечной микрофлоры, снижают концентрацию потенциально опасного аммиака и аминов в крови, действуют как иммуномодуляторы, обладают противоопухлевой активностью, расщепляют атеросклеротические бляшки и очищают стенки сосудов (3,4,5).

К самой продвинутой на международном рынке групп функциональных продуктов питания относят пробиотические кисломолочные продукты. Био продукты — новая генерация молочных продуктов, состав которых постоянно усложняется, они становятся многокомпонентными и имеют заданные функциональные свойства.
Перспективным направлением является использование с пищей и в технологиях производства биопродуктов стимуляторов роста и активности эубиотиков, особенно бифидо и лактобактерий пребиотиков или промоторов. В современной литературе и терминологии пребиотики определяют как неусваиваемые компоненты пищи, способные благоприятно влиять на здоровье человека путем селективной стимуляции роста и активности одного или нескольких родов полезных бактерий (6,7).
Использование природных пребиотиков позволит, согласно прогностической модели нового поколения продуктов питания, культивировать за счет внесения, например, бифидус-фактора бифидобактерии в различных продуктах: кисломолочных, мясных, хлебобулочных, кондитерских, напитках, консервах и т.д.

Для того чтобы какое-то вещество можно было охарактеризовать как пребиотик, оно должно удовлетворять следующим требованиям (5):
• не гидролизоваться пищеварительными ферментами и не всасываться в верхних отделах желудочно-кишечного тракта;
• являться селективным субстратом для одного или нескольких родов полезных бактерий;
• обладать способностью изменять баланс кишечной микрофлоры в сторону более благоприятного для организма хозяина состава;
• индуцировать полезные эффекты не только на уровне желудочно-кишечного тракта, но и на уровне организма в целом, т.е. системные эффекты.

Понятие "пребиотик" не следует смешивать с понятием так называемой "кишечной пищи" — пищевых веществ, не гидролизующихся и не всасывающихся в верхних отделах желудочно-кишечного тракта. Кишечная пища может служить субстратом для кишеч¬ных микробов, обеспечивая организм энергией и рядом полезных веществ, но не обладает свойством селективной стимуляции полез-ной микрофлоры. Поэтому можно сказать, что любой пребиотик — это кишечная пища, но не всякая кишечная пища является пребиотиком. Под промоторами понимают вещества, способные стимулировать рост полезных микробов в условиях бедной субстратами экосистемы толстого кишечника in vivo и необязательно обладающие подобным действием при их культивировании на питательных средах in vitro (8).
По своей химической природе пребиотики углеводной, белковой природы, а также витамины и их производные.

Большинство пребиотиков, обладающих способностью стимулировать бифидобактерии, относятся к нейтральным сахарам. В ряде стран пребиотики производятся в промышленном масштабе, при этом большую часть такой продукции составляют такие вещества, как фруктоолигосахариды (ФОС), траногликозилированные олигосахариды (ТОС), лактулоза, соевые олигосахариды (COC) (9). Белковые и витаминные пребиотики менее популярные по сравнению с углеводными. В настоящее время существует четыре принципиально разных направления промышленного получения пребиотиков. (Таблица 2).
 

Таблица №2

Пребиотические вещества производятся из различных видов пищевого сырья. Они могут быть экстрагированы из природных источников (галактоолигосахариды соевых бобов) или получены био-технологическим путем с применением специфических эффектов — карбогидраз. Источниками их получения могут служить также отходы и побочные продукты пищевых производств: отруби, оболочки зерновых, фруктовая пульпа, жом сахарной свеклы и тростника, жмыхи, картофельная выжимка, кле-точные стенки растений. Наиболее изученными сегодня пребиотиками являются фруктоолигосахариды, которые встречаются во мно¬гих растениях, таких как топинамбур, цикорий, бананы, инжир, лук и др. Исследования показали, что наиболее благоприятные условия для проявления бифирогенных свойств ФОС и инулина наблюдается при низких значениях рН. На видовом уровне как инулин так и ФОС по-разному утилизируются бифидобактериями. Наиболее активно метаболизируют эти углево-ды В. intentis, В. catenulatum, В. angulatum и В. breve. Большинство исследу¬емых бифидобактерий предпочитают использовать в качестве источника энергии и углерода ФОС, отдавая им предпочтение перед глюкозой (6,7).

Важным элементом биотехнологического получения углеводных пребиотиков является исполь-зование специфических ферментов направленного действия. Из ферментов, которые могут быть ис-пользованы для их получения в Украине промышленно выпускаются  и β-глюкозидазы, полигалактуроназы, эндоглюконазы и дргие. В то же время имеются сведения о многочисленных исследованиях, направленных на поиск источников и продуцентов фер¬ментов для биосинтеза пребиотических ве-ществ и на разработку технологии их применения (10).

Исследование механизмов действия карбогидраз показало сложный и неоднозначный характер реакций у отдельных ферментов. Так, у трех типов карбогидраз могут по-разному проявляться два типа синтетических процессов: конденсация и трансгликозилирование (8). Из этих двух типов реакций гликозилирование оказалось наиболее эффективным.

Изомальтулозу получают из сахарозы с помощью β-фруктофу-ранозидазы и -глюкозилтрансферазы (11). Галактоолигосахариды из лактозы с помощью β-галактозидазы, лактулозу — из того же материала путем изомеризации (12). Ксилоолигосахариды и агароолигосахариды — из соответствующих полисахаридов путем ферментативного гидролиза (13). Циклодекстрины успешно получают с использованием фермента циклодекстринглюкозилтранс-феразы(14).

Исследования, направленные на изучение путей получения пре¬биотических веществ и их при-менения, проводятся на кафедре биохимии и микробиологии ОГАПТ.
Нами получены ксилоолигосахариды путем частичного ферментативного гидролиза ксилонов пшеничных, ржаных и овсяных отрубей с использованием фермента эндоксиланазы из Aspergillus oryzae (15). Синтезированы фруктоолигосахариды (1-кестоза, 6-кестоза и на производные) с исполь-зованием фермента β-фруктозилтрансферазы из Aureobasidium pullulans. В качестве субстра¬тов пе-реноса остатков фруктозы при этом использовали сахарозу. Фруктоолигосахариды были получены в результате реакции трансгликозелирования (11).

Одной из перспективных групп углеводных пребиотиков считается группа изомальтоолигосаха-ридов (ИМОС). По химической природе это олигомеры глюкозы, в которых мономерные звенья связаны А-(1-6)-гликозидными связями. Разветвленные ИМОС со¬держат и другие виды связи, например А-(1-4)-связи.
Степень полимеризации наиболее распространенных представителей группы ИМОС — от 2 до 5. Нами получен также ферментный препарат с трангликозилазной активностью, способной к биоконверсии мальтозы в ИМОС. Продуктами биоконверсии в этом случае являются смеси олигосаха-ридов, представляющих сиропы, содержащие 60% сухих веществ. Эти сиропы содержат 10-35 % па-нозы, изомальтриозы и других триоз, 5-15% изомальтотетраозы и других олигосахаридов (5).
ИМОС отличаются высокой промоторной активностью по отношению к бифидобактериям, мяг-ким вкусом и достаточной сладостью (около 40 % от сладости сахарозы), низкой кариесогенностью, а также высокой термостабильностью и водоудерживающей способностью, что позволяет применять их в качестве подслащивающих в производстве напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий, сухого молока и молочных смесей, кисломолочных продуктов, мороженного и т.п. (16,17).
Все продукты, содержащие достаточно высокие количества пребиотических веществ, считаются функциональными пищевы¬ми продуктами, пригодными для оздоровительно-лечебных целей.

К одной из наиболее продвинутых на Украине групп функциональных продуктов относятся про-биотические кисломолочные продукты, содержащие пребиотики. Так, в настоящее время в Украине производится кефир «Лактония», обогащенный лактулозой. Рядом иссле¬дований (17,18) показано, что молочные продукты, обогащенные лактулозой, в отличие от обычных кисломолочных продуктов, облада¬ют выраженными бифидогенными свойствами, заметно повышают популяционный уровень лактобацилл и улучшают общее состояние организма, включая микроэкологию кишечника. При этом снижается рН содержимого кишечника, что уменьшает число гнилостных бактерий и соответственно образование токсичного аммиака.

Дальнейшее совершенствование получения пребиотических веществ невозможно без понимания их роли в процессе нормализации микрофлоры кишечника человека. Сегодня недостаточно знаний о динамике ферментации пребиотиков, взаимозависимость между их химической структурой и ферментабильностью различными микроорганизмами — эубиотиками. Неясна глубина ферментации и последовательность использования пребиотиков в отделах ЖКТ. Не изучены механизмы бифидо-генного эффекта пребиотических веществ различной химической природы и влияние на него продуктов метаболизма.
Результаты исследований физиологических эффектов пребиотиков станут фундаментальной базой для создания новых пробиотических веществ, расширения технологических приемов их получения.

В работе (18) показано, что лактулоза постепенно стимулирует рост не только бифидобактерий, но и лактобацилл.
В ОГАПТ разработаны новые синбиотические БАД, содержащие мультипробиотический компонент, состоящий из 3-4 штаммов представителей нормальной микрофлоры и пребиотические углеводы (ИМОС, ФОС, СОС). Действие синбиотиков основано на синергизме пробиотиков и пребиотиков, за счет которого наиболее эффективно не только имплантируются вводимые микроорганизмы — пробиотики в ЖКТ хозяина, но и стимулируется его собственная микрофлора (17).
Весьма перспективно применение синбиотических БАД и пребиотиков для обогащения хлебо-булочных изделий, соков, напитков, консервов, мясных изделий, концентратов (19).

КАПРЕЛЬЯНЦ Л.В. д.т.н., профессор, зав. кафедрой биохимии и микробиологии
Одесской Государственной академии пищевых технологии

Список литературы:
1.   Кочетова А.А. «Функциональные продукты в концепции здорового питания» «Пищевая промыш-ленность» — 1999г. №3, стр.4-5.
2.   Капрельянц Л.В. «!жа майбутнього — проблеми та перспективи» «Науков! пращ» ОДАХТ — 1997р. — №17, стр.4-9.
3.   Hughes D.B., Hoover D.В. Bifidobacteria their Potentional for use in American Dcfeiry Products. Food Technology —1994 — vol.45. — p.111-120.
4.  Voragen A.G. Tehnological aspecto of functional food — related carbohydrates. Trends in Food Science and Technology —1998 — n9. — p.328-33!
5.   Капрельянц Л.В., Киселев С.В. «Функциональная пища из зерновых» «Пищевая промышленность» —1999 — №7., стр.40-43.
6.   Gibson G., Robertroid M. Dietary modulation of colonic microbiota: introduction of concept of prebiotics // S.Nutr. —1995 — vol.125. — p.1401-1412
7.   Шевелева С.А. «Пробиотики, пребиотики и пробиотические продукты» // Вопросы питания. — 1999. — №2. — с.32-3!
8.   Максимов В.И. «Углеводные стимуляторы бифидобактерий» // Биотехнология. —1991. — №6. — с.3-7.
9.   Playne M.J., Crittenden R. Commercially available oligosaccharides // Bull. Ind. Dairy Fed. — 1996. — vol. 313. — p. 10-22.
10. Crittenden R., Playne M.J. Production, properties and application of food oligosaccharides // Trends Food Sci. Tech. — 1996 — N 7. — p. 353-361
11.  Капрельянц Л.В., Болденко Ю.В. Одержання та власжсть фруктодилтрансфераза з Aureobasidium pullulans / Науков! прац! ОДАХТ. — 1998. с. 97-100.
12.  Lahaye M., Kaetter В. Seaweed dietary fiberes: stracture, physicochemical and biological properties // Sciences des Aliments. —1997. — vol. 17. — p. 563-584.
13. Van Laere K.J.M., Bosveld M., Schols H.A. at al. Fermentative degradation of plant ceil wall derived oli-gosaccharides by intestinal bacteria// Proc. Of Intern.Symp «Non-digestible oligosaccharides: helthy food for the colon. — Wageningen Agricultural University, Netherland, 1997. — p. 246-248.
14.  Кошелева Т.В. Разработка технологии ферментативного синтеза циклодекстриновЖ Авто-ред.дисс... канд.техн.наук.-М., 1991. — 24с.
15.  Килимник А.Ю. Ферменты мицелиальных грибов, катализирующих расщепление полисахаридов клеточных стенок злаков: Авторед.дисс....канд.би-ол.наук. — М., 1993. — 27с.
16.  Капрельянец Л.В., Невмываный С.Л. Нетрадиционные ферментированные продукты с пробиоти-ческими свойствами // Хранение и переработка сель-хоз сырья. — 2001— №10. — с.54-55.
17.  Капрельянец Л.В. Неусваиваемые олигосахариды — пищевые и функциональные добавки / Пи-щевые и функциональные добавки // Пищевые ингре¬диенты. — 2002. — №1.
18.  Rambaund J.C., Bouhnik Y., Martean Ph. Dairy products in human health and nutrition. 1994, A.A. Balkeman. Rotterdam / Brookfield, 339 — 395. Pre-, pro— and Synbiotics. In: Fortified Future for Functional Foods. M. Byrne — Sur. Ed. 1997.