Пребіотики та синбіотики у виробництві продуктів функціонального призначення

Поряд з пребіотиками останнім часом особлива увага надається застосуванню в складі продуктів функціонального харчування пребіотиків. Поняття «пребіотики», вперше сформульоване R.Gibson, використовується для визначення речовин або дієтичних добавок, які не абсорбуються в кишечнику людини, позитивно впливають на організм шляхом селективної стимуляції росту й активізації метаболізму корисних представників його кишкової мікрофлори (Bifidobacterium, рідше - Lactobacillus), прискорений ріст яких в організмі можна викликати, застосовуючи найпоширеніші в харчовій промисловості біфідус-фактори - олігосахариди. Пребіотики можна назвати стимуляторами, або промоторами, пробіотиків (речовинами, які здатні стимулювати ріст корисних мікроорганізмів в умовах бідної субстратами екосистеми товстого кишечника іп vitro і не обов'язково проявляти подібну дію при їхньому культивуванні на харчових середовищах іп vitro.

При застосуванні пребіотиків необхідно додержуватись наступних вимог:

– пребіотики не повинні гідролізуватися та всмоктуватися в шлунку й тонкому кишечнику;

– повинні бути селективним субстратом для одної або обмеженої кількості тільки корисних представників нормальної мікрофлори кишечника, стимулюючи їх розвиток або метаболічну активність;

– внаслідок цього повинні володіти здатністю покращувати склад кишкової мікрофлори;

– повинні індукувати гастроінтенстинальний або загальний ефект, покращувати стан макроорганізму.

Характерними представниками пребіотиків є полісахариди – інулін, декстринмальтоза, харчові волокна, фруктролігосахариди. За прогнозами науковців, світове виробництво пребіотиків досягне декількох сотень тисяч тонн. Вони реалізуються самостійно, у вигляді добавок, які використовують для збагачення різних харчових продуктів функціонального призначення, а також у комбінації із пробіотичними мікроорганізмами (синбіотики).

У найбільшій кількості виробляються такі олігоцукри: лактулоза, галактоолігоцукри, фруктоолігопукри, ізомальтоолігоцукри, мальтоолігоцукри, палантинозоолігоцукри, циклодекстрини, глікозилсахароза, соєолігоцукри, лактосахароза, ксилоолігоцукри.

В силу того, що в організмі людини та тварини відсутні ферменти, здатні гідролізувати дані речовини, вони досягають товстого кишечника у незмінній формі. Тут олігоцукри, які не засвоюються, розщеплюються інстантальною мікрофлорою, яка виробляє ферменти типу гідролаз, використовуються нею у якості джерела енергії та утилізуються до вуглекислого газу та органічних кислот. Останні знижують рН середовища кишечника, попереджуючи розвиток шкідливої мікрофлори. Відомо також, що патогенні мікроорганізми не виробляють ферментів для переробки олігоцукрів, які не засвоюються.

Важливо, що дані олігоцукри є нетоксичними для людини, не викликають ніяких побічних реакцій при потраплянні у організм; їх фізіологічні функції наведені в табл.14.2.

Існує декілька класів олігоцукрів, які не засвоюються:

– коротко- та середньо ланцюгові полімери із залишків фруктози фруктоолігоцукри, фруктани, в тому числі, інулін;

– із залишків глюкози – глюкоолігоцукри, глюкани та декстрини;

– із залишків галактози – галактоолігоцукри;

– олігоцукри, які утворені з рослинних квіткових стінок, бобів сої.

Вивченими на сьогоднішній день пребіотиками є розчинні фруктоолігоцукри (ФОЦ). Використання ФОЦ почалось у Японії у 80-х рр. у якості цукрозамінників, але у подальшому, завдяки функціональним властивостям, вони отримали більш важливе призначення. За ферментними джерелами біосинтезу ФОЦ ділять на два види:

1) інулін з таких рослин, як аспарагус, цукровий буряк, цибуля та єрусалимський артишок, які містять три типи фруктозилтрансфераз, що діють на сахарозу;

2) інуліноподібний фруктан мікробного походження, який утворюється з сахарози та рафінози за рахунок інверсії системи, яка існує у різних видах мікроскопічних грибів Aspergilys, Aureobasidium, Arthrobakter, Fuzarium, Claviceps, Saccharomyces.

Широко вживаним біфідус-фактором у молочних продуктах є лактулоза, яка не змінює їх органолептичних показників, зокрема, смаку та запаху, тоді як використання інших пребіотиків (соєвих композицій, ячміних, солодових екстрактів тощо) призводить до суттєвих змін смаку даної категорії продуктів. Тому збагачення молочних продуктів лактулозою є найбільш ефективним при виробництві продуктів на основі молочної сировини для дитячого, дієтичного, профілактичного, лікувального, геродієтичного та функціонального харчування, здатних суттєво обмежити розповсюдження дисбактеріозів у населення. Для підтримки в нормі кишкової мікрофлори необхідно вживати 3…5 г лактулози в день.

Таблиця 14. 2 – Фізіологічні функції олігоцукрів

Фізіологічні функції	Олігоцукри
Стимуляція індогенної та пригнічення гнильної мікрофлори кишечника – профілактика діареї, а також онко-захворювань печінки за рахунок зменшення токсичних метаболітів та шкідливих ферментів	Фруктоолігоцукри, стахіоза, рафіноза, інуліноолігоцукри, галактозолігоцук-ри, лактулоза, глюкозилсахароза, ксилоолігоцукри, циклодекстрини, ізомальтоолігоцукри.
Використання біфідобактерій для профілактики та лікування запалювальних процесів внаслідок утворення значної кількості коротких жирних кислот, вітамінів та інших корисних нутрієнтів	Фруктоолігоцукри, стахіоза, рафіноза, галактоолігоцукри, лактулоза, ксилоолігоцукри, ізомальтоолігоцукри
Зменшення рівня холестерину у крові	Фруктоолігоцукри, цукри, а-цикло-декстрини

Визнаними пребіотиками є й баластні речовини – харчові волокна. Вони відіграють важливу роль у нормалізації діяльності шлунково-кишкового тракту, впливають на його перистальтику, на швидкість всмоктування харчових речовин у тонкому кишечнику, на стимулювання росту бактерій у товстому кишечнику і є для них одним з важливих джерел харчування.

Харчові волокна стійкі до дії амілази й інших ферментів, і тому в тонкому кишечнику вони не всмоктуються, впливають на вуглеводний обмін, утворюючи в кишечнику пористий гель, який сповільнює проникнення в кров поживних речовин. Для прояву позитивної дії харчових волокон рекомендується вводити їх у добовий раціон у кількості не менше 30-40г.

Харчові волокна відрізняються за складом та властивостями. Розчинні волокна краще виводять важкі метали, токсичні речовини, радіоізотопи, холестерин. Нерозчинні волокна краще втримують воду, сприяючи формуванню м’якої еластичної маси в кишечнику й поліпшуючи її виведення. Визначено такі властивості харчових волокон в організмі людини, в т.ч., хворої на цукровий діабет: сприяють виведенню холестерину з організму, причому «шкідливої» фракції холестерину, що важливо при порушенні жирового обміну, атеросклерозі, гіпертонічній хворобі, ішемічній хворобі серця; вирівнюванню рівня глюкози й інсуліну в крові; виведенню важких металів, радіонуклідів, токсичних речовин; поліпшенню спорожнювання кишечника, природному очищенню організму; використовуються корисними бактеріями кишечника для своєї життєдіяльності, у результаті чого збільшується кількість бактерій, що позитивно позначається на формуванні калових мас, і сприяє синтезу ЛБ біб необхідних для організму людини речовини (вітамінів, амінокислот, особливих жирних кислот, які використовуються клітинами кишечника).

Сучасна харчова промисловість виготовляє нову генерацію функціональних кисломолочних продуктів, які відносять до групи біопродуктів - біопростоквашу, біойогурти, біоряженку, біокефіри. Ці продукти є багатокомпонентними (симбіотичними) і мають задані функціональні властивості. Наприклад кисломолочний напій "Вітафор" містить п'ять пробіотиків, сімнадцять амінокислот, вітаміни В1, В2, С, РР і Е.

Як правило, основу закваски для біопродуктів складає бактеріальний консорціум, що включає ацидофільні палички, біфідобактерії та термофільні стрептококи. Такий комбінаційний склад підвищує стійкість бактерій в кислому середовищі шлунку, поліпшує смак та функціональні властивості продуктів.

Властивості кисломолочних біопродуктів залежать від того, які саме штами бактерій використані при їх одержанні. Наприклад, на основі бактеріального препарату "Біолактин", який містить певні штами лактобактерій та біфідобактерії, одержують кисломолочний продукт, що найкраще корелює мікрофлору кишечника дітей раннього віку.

Для створення кращих умов розвитку бактерій-пробіотиків при одержанні симбіотичних біопродуктів використовують одночасне або послідовне культивування бактерій різних родів, що пов'язано з необхідністю враховувати здатність бактерій до кислотоутворення та їх відношення до кисню

Наприклад, концентрат "Старт" містить біфідобактерії та термофільні стрептококи, які при виготовленні продукту культивуються одночасно. При одержанні бактеріального концентрату БМК, що містить біфідобактерії, лактобактерій та молочнокислі стрептококи, використовують послідовне внесення заквасок.

Функціональні властивості молочних біопродуктів підвищують також шляхом додавання до їх складу пребіотиків, в якості яких використовують олігосахариди, лактулозу та інш. Кисломолочні продукти, що містять лактулозу ("Геролакт" і "Лактогеровіт"), особливо корисні для дітей та осіб старших вікових груп.

Випускаються кисломолочні продукти із зменшеним вмістом лактози, а також такі, що завдяки присутності пептидів сприяють нормалізації кров'яного тиску.

Термін синбіотики використовується для позначення продуктів, до складу яких входять про- і пребіотики. Їх спільне застосування базується на ефекті синергізму від використання живих і неживих біологічно- активних об'єктів, яке вимагає забезпечення певних вимог при їх відборі. Синбіотик повинен стимулювати не тільки розвиток ендогенної кишкової мікрофлори, але й бути активним стосовно живих компонентів продукту, забезпечуючи ефективність їх інтродукції в ШКТ і метаболізму. В синбіотиках поєднуються позитивні риси про-і пребіотиків, що реалізується в деяких природних продуктах, наприклад ферментованих овочах. Синбіотики й синбіотичні продукти у функціональному харчуванні є новим і перспективним напрямком.

До складу синбіотиків можуть включатися харчові волокна, імуномодулятори, ферменти, мікроелементи, рослинні добавки. Перелік таких препаратів і продуктів зростає дуже швидко. Синбіотики можуть володіти антибактеріальними, антиканцерогенними, імуномоделюючими, антиатерогенними, антиалергенними та гіполіпідемичними властивостями