پروبیوتیک‌ها

استرس، رژیم غذایی نامناسب و درمان‌های آنتی‌بیوتیکی سبب به هم خوردن تعادل باکتری‌های روده شده و نسبت باکتری‌های مضر به مفید روده را افزایش می‌دهد. افزایش باکتری‌های مضر، سبب کاهش مقاومت بدن در برابر بیماری‌ها، اختلالات روده‌ای، بیماری‌های التهابی، عفونت‌ها، آسیب به ساختار یکپارچه موکوس روده و کاهش وزن می‌گردد. در این شرایط چگونه می‌توان شرایط میکروبی روده را تنظیم کرده و سلامت عمومی را بهبود بخشید؟

یکی از راه‌حل‌های مهم و نو ظهور مداخله رژیم غذایی در سه سطح می‌باشد:

1. دریافت باکتری‌های مفید (پروبیوتیک‌ها)
2. دریافت الیگوساکاریدهای غیر قابل هضم (پری بیوتیک‌ها)
3. دریافت هر دو جزء (سینبیوتیک‌ها)

طبق تعریف FDA و WHO پروبیوتیک‌ها میکروارگانیسم‌های زنده، اعم از باکتری‌ها و مخمرها هستند که به شرط کافی بودن تعدادشان با قرار گرفتن در روده میزبان نقش خود را در سلامتی ایفا می‌نمایند. آنچه مسلم است این است که روده حاوی باکتری‌های مفید و غیرمفید فراوانی است. در شرایط بیماری، باکتری‌های غیرمفید تکثیر یافته و در تعادل این دو دسته اختلال ایجاد می‌گردد.

ریشه کلمه پروبیوتیک یونانی است، اما در واقع این کلمه متشکل از پیشوند لاتین “پرو” و کلمه باستانی یونانی “بایوس” است، ترکیبی زبانی که به معنای “برای زندگی” می‌باشد. عموماً برای باکتری‌هایی استفاده می‌شود که اثرات سودمندی برای انسان و جانوران دارا می‌باشد. اصطلاح پروبیوتیک از نظر تکنیکی توسط کمیته‌ای از متخصصان به عنوان ” میکروارگانیسم‌های زنده‌ای که با مصرف آن‌ها در تعداد معین، اثر سلامتی بخشی علاوه بر سایر اثرات معمول تغذیه‌ای ایجاد می‌کنند” تعریف گردید. هر محصول باید روزانه حداقل میزان مورد نیاز برای ایجاد اثرات سلامت بخشی را داشته باشد تا رشد و تکثیر باکتری‌های مفید را در سیستم گوارشی بهبود بخشد. حداقل این میزان برای پروبیوتیک‌ها 10⁶ CFU می‌باشد.

• در سال 1899 Henry Tissier، متخصص کودکان، در تحقیقات خود تعداد کمی باکتری Y شکل در مدفوع کودکان مبتلا به اسهال مشاهده کرد. از سوی دیگر، تعداد این “Bifid” باکتری‌ها در کودکان سالم بسیار زیاد بود. او پیشنهاد داد که این باکتری‌ها می‌توانند برای بیماران مبتلا به اسهال جهت بازیابی فلور میکروبی روده به کار گرفته شوند.
• در 1906 ELIE METCHNIKOFF فرضیه‌ای مبنی بر جایگزینی یا از بین بردن باکتری‌های عامل فساد بوسیله لاکتیک اسید باکتری‌ها را ارائه داد. او این باکتری‌ها را سبب افزایش طول عمر می‌دانست و اساس علمی این فرضیه را در کتاب (زندگی طولانی) به رشته تحریر در آورد.
• در طی زمان تغییرات دیگری در نحوه تعریف و همچنین کشف اثرات دیگری از مصرف میکروارگانیسم‌های زنده ایجاد شد. در سال 1974 پارکر (PARKER) اعلام کرد که این میکروارگانیسم‌ها در تعادل میکروبی روده نقش دارند. در 1989 Fuller پروبیوتیک‌ها را میکروارگانیسم‌های زنده غذایی نامید.
• آخرین تعریف نیز مربوط به کمیته FAO بود که پیش‌تر به آن پرداختیم.

در حال حاضر محصولات لبنی تخمیری، بخش عمده بازار محصولات پروبیوتیک را شامل می‌­شوند. زیرا بخش زیادی از محصولات لبنی از دوره‌های قبل به منظور زنده‌مانی باکتری‌های تخمیر کننده تا حدودی مورد آزمایش و سازماندهی شده‌اند که درنتیجه دانش حاضر می‌تواند گواهی برای بقا کافی کالچرهای پروبیوتیک باشد. از طرفی محصولات لبنی حامل مناسبی برای اینگونه کالچرها هستند.

مراحل کلیدی انتخاب کالچرهای پروبیوتیک

یکی از مراحل مهم که در طی زمان در مورد باکتری‌های پروبیوتیک مورد توجه قرار گرفته است، انتخاب یک باکتری به عنوان کالچر پروبیوتیک می‌باشد. در این انتخاب‌ها ملاحظاتی است که باید مورد توجه قرار گیرد:

1. جنس باکتری از نوع منشأ انسانی باشد
2. غیرسمی و غیر بیماری‌زا باشد
3. مقاوم به شرایط اسیدی- صفراوی و اکسیژن باشند
4. توان تولید ترکیبات بازدارنده میکروبی (Antimicrobial) و نسبت به باکتری‌های پاتوژن فعالیت Antagonistic داشته باشد
5. توانایی چسبیدن و اتصال به مخاط روده را داشته باشد
6. بازدهی و کارآیی قابل مشاهده داشته باشد
7. توانایی تکثیر و تجمع در سیستم گوارشی انسان را داشته باشد
8. توانایی تحمل شرایط فرآیند تولید و امکان بقا در طول عمر نگهداری محصول را داشته باشد
9. توانایی زنده ماندن در جمعیت بالا (ترجیحا 10⁶ تا 10⁸) را داشته باشد
10. عدم ایجاد تاثیرات منفی طی زمان تخمیر و همچنین مدت انبارداری بر کیفیت محصول (نظیر طعم و آروما و بافت)

کالچرهای پروبیوتیک

اغلب کالچرهای پروبیوتیک که به صورت تجاری در دسترس هستند یا به شکل کالچرهای تغلیظ شده انجمادی و یا به شکل پودرهای خشک انجمادی می‌باشند و غالبا هم برای کاربردهای مستقیم یا DVS  آماده سازی می‌شوند.

کالچرهایی که به صورت معمول جهت تولید محصولات پروبیوتیک استفاده می‌شوند شامل لاکتوباسیلوس‌ها، استرپتوکوکوس و ساکارومایسس‌ها می‌باشد. سوالات زیادی مربوط به هویت و چگونگی اثرات محتمل کالچرهای پروبیوتیک برای تامین تندرستی توسط مصرف‌کنندگان مطرح گردیده است، از قبیل مقایسه ارزش تغذیه‌ای غذاهای حاوی پروبیوتیک‌ها با غذاهای تخمیری سنتی، تاثیر روش‌های تولید و انبارداری بر ماندگاری باکتری‌های پروبیوتیک و…

عمده‌ترین علت استفاده از پروبیوتیک‌ها بهره بردن از خواص بالینی مطلوب می‌باشد اما در این میان برای تولید محصولات قابل ارائه، باید برخی از نیازهای ضروری تامین شود. مهم‌ترین این نیازها، زنده ماندن کالچرهای پروبیوتیک به اندازه لازم و کافی در محصول، استقامت آن‌ها حین تولید و نگهداری محصول می‌باشد.

عوامل تعیین‌کننده اثرات کالچرهای پروبیوتیک در محصولات لبنی

• دمای محیط طی مدت نگهداری محصول، در زنده‌مانی، پایداری و استقامت کالچرهای پروبیوتیک نقش بسزایی دارد.
• ترکیبات محیطی مثل میزان اکسیژن، میزان کربوهیدرات‌ها، فعالیت آبی، اسیدی یا قلیایی بودن محیط، میزان پروتئین‌های تجزیه شده که تامین کننده آمینواسیدهای ضروری برای باکتری‌ها هستند، میزان چربی‌های تجزیه شده که تامین کننده اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه هستند، ارتباط و اثرگذاری میکروارگانیسم‌های آغازگر و کالچرهای پروبیوتیک به دلیل تولید موادی که می‌تواند مستقیم یا غیرمستقیم، فعالیت باکتری‌ها را کم یا زیاد یا حتی آن‌ها را غیرفعال کند.
• باکتریوسین‌ها دارای خواص آنتی‌بیوتیک هستند که در اثر مصرف و طی آنتی‌بیوتیک درمانی، ترکیب باکتری‌های طبیعی روده را بهم زده و یک پارامتر کاهش‌دهنده برای فعالیت استارتر و کالچرهای پروبیوتیک محسوب می­شود.
• مواد حاصل از فعالیت باکتری‌های لاکتیکی مثل اسید لاکتیک، پراکسیدهیدروژن، اسید بنزوئیک، آمین‌های حاصل از دکربوکسیلاسیون آمینواسیدها نیز عوامل موثر در کاهش فعالیت باکتری‌های پروبیوتیک هستند.
• زمان تلقیح کالچرهای پروبیوتیک نیز بسیار مهم است. هنگامی که این کالچرها بعد از تخمیر و قبل یا بعد از سرد کردن به محصول افزوده می‌شوند، احتمالا در دمای 8 درجه سانتیگراد، تبادل و فعل و انفعالات بین باکتری‌های پروبیوتیک و اجراء غذایی کمتر است. هر چند در طی مدت نگهداری و انبارداری‌های بلندمدت این تبادلات ادامه دارد اما با رعایت اصول دمایی مناسب، این واکنش‌ها کمتر اتفاق می‌افتد.
• عمل دیگر را می‌توان وضعیت فیزیکی کالچرهای پروبیوتیک عنوان کرد. پژوهش‌ها حاکی از این است که باکتری‌ها در مرحله رشد لگاریتمی نسبت به مرحله رشد ثابت، به اجزاء غذایی حساسیت بیشتری نشان می‌دهند.
• هیدرولیز کازئین‌ها یک عامل کمک کننده در سرعت تخمیر و درنهایت پایداری کالچرهای پروبیوتیک است.

مکانیسم یا چگونگی ایفای نقش پروبیوتیک‌ها در سیستم گوارشی انسان

برخی میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک موادی را تولید می‌کنند که در آزمایشگاه حالت بازدارندگی دارند. اما عمل ضدمیکروبی آن‌ها فقط به دلیل تولید اسید نمی‌باشد.

لاکتوباسیل‌ها به خوبی در بخش‌های اولیه روده کوچک مستقر و به گیرنده‌های سطح سلول‌های مخاطی آن می‌چسبند و با جذب مواد مغذی و دفع اسید لاکتیک و احتمالا ترکیبات ضدمیکروبی بخش قابل توجهی از لاکتوز موجود را متابولیسم و مصرف می‌نمایند، به طوریکه غلظت لاکتوزی که به روده بزرگ می‌رسد به حدی کم است که ایجاد کننده علائم مخرب نمی‌باشد و همچنین استحکام مدفوع و فرکانس دفع آن را بهبود می‌بخشد. علاوه بر دو اثر فوق‌الذکر دانشمندی بنام Sellars در سال 1989 تا 1991 نشان داد که وجود این جمعیت باکتریایی برای تحریک سیستم ایمنی بدن و حفاظت در مقابل بعضی سرطان‌ها کافی است.

برخلاف لاکتوباسیل‌ها، بیفیدوباکترها روی مخاط دیواره داخلی روده بزرگ تجمع و تکثیر می‌یابند و با جذب مواد مغذی و تولید اسید لاکتیک و ترکیبات ضدمیکروبی، شرایط را برای رشد و تکثیر باکتری‌های نامطلوب، نامساعد می‌نمایند. غلبه بیفیدو باکترها روی دیواره روده بزرگ به واسطه توانایی متابولیسم نوعی پلی‌ساکارید به نام Mutin، سهولت عبور مدفوع را تأمین می‌نماید. تجمع این باکتری‌ها باعث جلوگیری از تکثیر و تجمع باکتری‌های نامطلوب مثل اشرشیاکلی یا مخمرها می‌شود و شخص را نسبت به اسهال مربوط به رشد و تکثیر بیش از حد این میکروارگانیسم‌ها حفاظت می‌کند.

*تجمع و رشد باکتری‌های پروبیوتیک، باعث تحت تأثیر قرار دادن رشد باکتری‌های تجزیه کننده مواد پروتئینی موجود در مدفوع می‌شود و به نظر می‌رسد این محدودیت، خطر تولید و آزاد شدن ترکیبات سرطان‌زا را در طول تخمیر میکروبی در راست روده را کاهش می‌دهد.

اثرات سلامتی بخش پروبیوتیک‌ها ناشی از فعالیت و حضور سلول‌های زنده آن‌ها در دستگاه گوارش، متابولیت‌های ترشحی و حتی باقیمانده سلول‌های مرده آن‌ها می‌باشد. همچنین محصولات پروبیوتیک تنها به فرآورده‌های لبنی محدود نشده و در سال‌های اخیر در صنایع دیگر غذایی، غذا-داروها، مکمل‌های غذایی و حتی علوفه نیز بکار گرفته می‌شوند.

منابع:

Sodini, I., Lucas, A., Oliveira, M.N.D., Remeuf, F. and Corrieu, G., 2002. Effect of milk base and starter culture on acidification, texture, and probiotic cell counts in fermented milk processing. Journal of Dairy Science, 85(10), pp.2479-2488. DOI: 3168/jds.S0022-0302(02)74330-0

Heller, K.J., 2001. Probiotic bacteria in fermented foods: product characteristics and starter organisms. The American journal of clinical nutrition, 73(2), pp.374s-379s. DOI: 1093/ajcn/73.2.374s

Tripathi, M.K. and Giri, S.K., 2014. Probiotic functional foods: Survival of probiotics during processing and storage. Journal of functional foods, 9, pp.225-241. DOI: 1016/j.jff.2014.04.030