Микроорганизмите в производството на функционални храни, напитки и пробиотици

I.Murgov, Z. Denkova

The role of probiotic bacteria during the production and preservation of functional foods and beverages was revealed. In the case of foods of animal and vegetal origin, which enable enrichment with probiotic bacteria, a preserving effect was obtained.

The lactobacilli and bifidobacteria as the main probiotic bacteria are included in the composition of probiotics and they benefit the human organism through their metabolites. The technological requirements towards the microorganisms, included in probiotics, were considered. This is of great importance for the industrial production of preparations with high concentrations of viable cells and for the health benefit from their intake.

The possibility for the inclusion of probiotics as means of medication and prophylactics in the complex therapy of a number of contemporary diseases was revealed.

Въведение. Храната е необходима за съществуването на целия организмов свят, за развитието, растежа и размножаването на индивидите. В храносмилателния тракт тя се подлага на трансформация и осигурява на животните и човека градивен материал и енергия. Образуваните усвоими нискомолекулни елементи попадат в кръвния поток и чрез него достигат до различните органи и клетки, за да се превърнат в специфични полимери и структури за дадения индивид. Храната поддържа енергийните, интелектуалните и духовните функции на организмите и това е нейно неотменно предназначение. Какво отличава функционалните храни от нормалната храна? Защо в последните години така целенасочено се говори за функционални храни? Та нали основните съставки на храната-въглехидрати, белтъци, мазнини имат животоопределящи свойства и без тях организмите не могат да съществуват?

Европейските институции по хранене включват няколко основни изисквания към функционалните храни: да бъдат предмет на ежедневното хранене, да бъдат неразделна част от нормалната храна, да бъдат съставени от природни компоненти, да оказват положително действие върху целева функция на организма, извън основната хранителна функция, да подсилват здравето и доброто съществуване,т.е. да намаляват риска от болести и подобряват качеството на живот във физично, психологично и поведенческо отношение. Става дума за природни храни, за храни към които са прибавени или отнети съставки, храни, в които някои съставки са модифицирани, храни, които бионаличието на една или повече съставки е променено. Функционалните храни се изключва да се предлагат под формата на таблетки или капсули, т.е. като фармацевтични препарати.

Във функционалните храни си дават среща задълбочените знания върху химията, биологията и технологияута на храните от една страна и конкретните потребности на различните групи потребители – като възраст, професия, физическа или интелектуална натовареност и др., от друга страна.

Известни са около 90 хранителни съставки /въглехидрати, липиди,органични киселини, алкохоли, аминокиселини, минерали, витамини, фибри, биологично активни невитаминни компоненти, които правят храната пълноценна и човек трябвя да ги набавя чрез нея.

Дълги години науката не отдаваше дължимото на полезната микрофлората за правилното функциониране на човешкия организъм. Нещо повече в прекомерната предпазливаст от попадане на патогени в организма новородените бебетата се отглеждат едва ли не стерилно, като се препятствува развитието на имунната сестема и те остават с недоизградена естествена защита, за което заплащат в последствие с висока заболеваемост и прекомерна употреба на лекарствени средства.

Каква е ролята на микроорганизмите при производството и съхранението на функционалните храни?

Природните суровини, от които се произвеждат храните са естествено обсеменени с разнообразна микрофлора, желана, нежелана и вредна за продуктите и за здравето. При консумация на пресни плодове и зеленчуци, а също така чрез водата, въздуха, съдовете или ръцете в стомашно-чревния тракт попадат ограмен брой микроорганизми. Голяма част от тях загиват при първата биологична бариера в стомаха за сметка на действието на силно киселата среда и ензимите на стомашния сок. Една част преминава тази бариера и среща втора антимикробна атака от страна на жлъчния сок, като настъпва допълнителна редукция на екзогенно попадналата микрофлора. Устойчиви микробни клетки от различни видове обсеменяват червата. Особено благоприятна среда микробите намират в колона, където рН е неутрално, температурата и влагата благоприятни, съдържанието на хранителни вещества богато. Общото микробно число на живите микроорганизми в тази част на храносмилателния тракт достига около 10¹⁴, като наброява стотици видове желани и нежелани микроби, които проявяват своята биологична активност. През еволюционното развитие на организмовия свят се е формирала своеобразна симбиоза, при която полезните микроорганизми помагат на храносмилането, набавят на гостоприемника ценни метаболити и растежни фактори, стимулират имунната система, осигурявайки му ценна защита.

В червата попадат и множество гнилостни и токсигенни микроорганизми, които чрез своите метаболити тормозят дейността на храносмилателната система и на свързаните с нея органи и системи, като подлагат организма на бавна интоксикация. Продуктите на гниенето на свой ред упражняват токсигенно и алергично действие на човешкия организъм. В тракта се срещат два противоречеви микробни свята. От това, кой ще бъде доминиращ зависи още комфорта, здравето и самочувствието на човека. При здравите индивиди доминира желаната, полезната микрофлора. Обратно при болни хора, с отслабена имунна система, при настинки или масирани инфекции доминира нежеланата микрофлора.

Освен естествените процеси на жизнената дейност на човека /преумора, стрес, лошо качествена храна/ върху баланса на стомашно-чревната микрофлора оказват сериозно влияние и антибиотиците, антимикробните лекарствените средства и консервантите. Така огромна част от населението се оказва в състояние на дисбаланс на микрофлората на тракта или т.н. дисбиоза. Последствията от дисбиозата за здравето на човека обикновено са тежки.

В условията на урбанизация човек живее предимно при доминиращи отрицателно действуващи фактори на жизнената среда, които на свой ред пряко влияят върху състоянието на микрофлората в стомаха и червата и косвено върху неговото здраве.

Какво предлага микробиологията в помощ на храненето? Какво е мястото на микроорганизмите при производството на функционални храни?

От познатите видове желани микроорганизми най-значими са представителите на лактобацилите, лактококите, бифидните и пропионовокисели бактерии, както и някои гъби. Водеща е ролята на млечнокиселите бактерии при производството на функционални храни. Класическите киселомлечни продукти (кисело мляко, различни видове сирена, кефир, кумис) се използуват от древни времена в храната на човека, но през миналия век добиха своя промишлен и търговски характер. Днес науката разполага със по-задълбочени знания за биологията на тези микроорганизми. Като съчетава интродукцията с модерната селекция е направена оценка на полезните биологични, технологични и здравни качества на различните видове и щамове и са внедрени в производството подходящи култури. Произвежданите киселомлечни продукти на млечна основа и растителни субстрати са част от ежедневното меню на много хора както в напредналите, така и в развиващите се страни. Подобренията в микробиологичните технологии бързо се разпространяват в практиката. Това не означава, че нещата се развиват безпроблемно. Кои са по-важните нови проблеми в производството на киселомлечни продукти? Раздробеното млекопреработвателно производство и преследването на удължен срок на съхранение на киселото мляко в страната доведе до въвеждане на стрептококовите млека, в които относителния дял на Lactobacillus bulgaricus е силно редуциран. Така при основната част от предлаганите на пазара кисели млека недостига лечебната българска пръчица, което се отразява негативно върху функционалните свойства на тези продукти.

Нашият колектив разработи технология, която позволява да се произвежда кисело мляко с преобладаващо съдържание на L. bulgaricus, при удължен срок на годност на готовото мляко, съхранявано при същите условия, както стрептококовите кисели млека. Съдържанието на лактобацилите в грам продукт при тези млека е значително по-високо от тези, които сега се предлагат на пазара, което разкрива възможности да се превърне националния ни млечен продукт в пробиотичен храна. Внедряването на този метод не изисква особени инвестиции и ще има значим социален и здравен ефект. По този начин бихме защитили името и качеството на българското кисело мляко в неговата родина.

Прекомерна е употребата на консерванти при производството на хранителни продукти. Производителите се позовават на тяхната безвредност за човека. Недостатъчен е контролът за количествата на влаганите консерванти. Не се държи сметка за действието на консерванта при консумация на съответния продукт върху баланса на стомашно-чревната микрофлора. Често пъти дисбактериозите могат да се дължат именно на употребата на храни, съдържащи консерванти. Явно е, че използуването на консервантите изисква преоценка на по-високо, национално равнище, след съответно целево изследване върху влиянието на консервантите върху баланса на стомашночревната микрофлора и появата на дисбиози след употреба на подобни храни.

В някои случаи консервиращ ефект може да се постигне чрез прилагане на подходящи закваски от млечнокисели бактерии. Опитът ни по прилагане на биологично консервиране на майонези, млени меса, малотрайни колбаси и други хранителни продукти показват, че съществуват сериозни резерви за подобряване на съхранението и за превръщане на някои храни във функционални.

Млечнокисели бактерии, пропионовокисели бактерии и гъби се прилагат при производството на различни видове меки, полутвърди и твърди сирена.

Киселомлечнните напитки не са заели полагащото им се място в ежедневното хранене на българина. Независимо от редица добри технологични решения на българина се предлага единствено разреденото с вода кисело мляко /айран/, отсъствуват кефир, ацидофилни, бифидни, суроватъчни и други напитки. Необходима е огромна организаторска, технологична и не на последно място рекламна работа от страна на творци и производители, за да се преодолее подчертаната бедност от функционални напитки. Много добри са вкусовите и функционалните качества на киселомлечната напитка с бифидни бактерии “Сияние”, създадсена със съвместните усилия на нашия колектив и БИ СИ СИ “Хендел” - “Млекимекс” в гр.Елена. За съжаление сериозни са трудностите докато тя достигне до всеки дом.

Фирма “Булпак” Пловдив от няколко години произвежда соеви ферментирали продукти и напитки под търговската марка “Диабел”. Тези продукти са рожба на доброто сътрудничество между посочената фирма и колектива ни. В техния състав са включени както щамове на българското кисело мляко, така и ацидофилни и бифидни бактерии. Много са предимствата на този клас киселомлечни продукти. Те са в истинския смисъл функционални храни, рожба на колаборацията между технология и хранителна микробиология. Не съдържат лактоза, не съдържат холестерол и наситени мастни киселини, богати са на биофлавоноиди и пребиотични компоненти, както и на пълноценен соев белтък.

Микроорганизмите в пробиотиците. Последните десетилетия преминават под знака на засилен научен и практически интерес към пробиотичните продуктиq засилен и от подчертанато стремление на съвременните хора за връщане към природосъобразен начин на живот, към употреба на природни средства в профилактиката и лечението на редица заболявания. Досегашният опит показва, че пробиотиците се превръщат в сериозна алтернатива на антибиотиците, без да имат отрицателни въздействия върху човешкото здраве. Според Fuller (1992) пробиотиците като “ биологично активни препарати, съдържащи живи клетки или метаболити на стабилизирани, свойствени микроорганизми, които оптимизират състава и колонизацията на чревната микрофлора при животните и човека и имат стимулиращ ефект върху храносмилателните процеси и имунитета на гостоприемника”, а Salminnen et al. (1998) определи пробиотиците като ”хранителни добавки, съдържащи живи микроорганизми, които влияят благотворно върху човешкото здраве”. Следва да отбележим, че родната наука и практика имат определен приоритет при разработването и реализацията на пробиотиците. Интересни са както класическите решения, свързани с работите на Гиргинов, Богданов, Чомаков, така и по новите решения, плод на изследователската работа на нашия колектив, на учени от ЕЛБИ, БАН и др. Това е едно продължение на епохалното за България откритие на Стамен Григоров на българската млечнокисела пръчица Lactobacillus bulgaricus, вековният юбилей от което ще чествуваме през тази година. Консумацията на ферментирало кисело мляко от балканските народи Иля Мечников свързва с дълголетието им. В основата на този продукт стои лечебната пръчица, която има достойно място и в съвременните пробиотици.

Всеобщо признание в пробиотичните производства са намерили следните микробробни видове:

Някои автори причисляват към пробиотичните култури и някои килър-дрожди. По наше мнение пред вид на особения механизъм на действие на тези микроорганизми – да унищожават неселективно наличната чревна микрофлора, без да запълват освободената ниша с полезна микрофлора не би следвало да се включват към пробиотичните микроорганизми.

Какви са основните изисквания към микроорганизмите, използувани като съставки на пробиотични композиции:

• 
  да бъдат безвредни /апатогенни/ за гостоприемника
  
• 
  да бъдат устоичиви към ниско рН и жлъчка
  
• 
  да се адхезират и колонизират върху чревната мукоза
  
• 
  да продуцират органични киселини и бактериоцини
  
• 
  да проявяват антагонизъм към патогенна и токсигенна микрофлора
  
• 
  да бъдат пригодни за клинично и хранително приложение
  

Какви са технологичните изисквания към пробиотичните култури? В най-общ план те се отнасят до възможностите да се размножават бързо, да натрупват висок титър активна биомаса, да се развиват както върху животински, така и върху растителни субстрати, да подлежат на следферментационна обработка, като сушене, продължително съхранение и бързо възстановяване на активността им.

Какъв е нашият опит по производството и реализацията на пробиотични хранителни добавки? Какъв е и ефектът от приложението им от пациенти с различни функционални нарушения?

На основата на лактобацили, млечнокисели коки и бифидни бактерии от националния генофонд селекционирахме щамове, които принадлежат към видовете L.acidophilus, L. bulgaricus, L.casei, L.plantarum, L.helveticus, Str.termophilus, E. faecium, L.lactis, B.bifidum, B. longum, B. infantis, B. breve, които отговарят на изискванията, предявявани към пробиотичните микроорганизми. Постигната е добра симбиоза и синергизъм между щамовете, което е гаранция за тяхното еднопосочно действие. Изследванията показаха, че щамовете, принадлежащи към посочените видове понякога се различават същаствено по своята биология и по качествата си да бъдат използувани като пробиотични култури. Подбрани са хранителни среди и условияна култивиране, които позволяват достигане на концентрация на жизнеспособни клетки над 10 милиарда в грам след двегодишен срок на съхранение на готовите препарати. По този начин при прием на пробиотиците се постига бърз доминиращ ефект на препарата и в случаите на чревни инфекции от ентеропатогени, причинители на токсикоинфекции и токсикози оздравителния отговор е много бърз. Щамовете са киселиноустойчиви и резистентни на жлъчка. Репродуцират се в условията на храносмилателния тракт, което е гаранция за по-трайно действие. От стотиците хиляди пациенти, ползвали препаратите не е наблюдавано отрицателно дейсвие и странични ефекти. Пробиотичните щамове самостоятелно и в комбинации проявяват антимикробно действие спрямо ентеропатогени – патогенни щамове на Е.coli, St.aureus, Salmonella sp., Pseudomonas, Candida albicans, Klebciela pneumoniae, Helicobacter pylori и други патогенни щамове. Подобен широк антибактериен спектър позволява при приложението им в подбрани комбинации да се покрива целият храносмилателен тракт с пробиотични бактерии и да се постига сигурна доминация на внесените култури над останалата чревна флора. На този принцип са разработени, клинично апробирани и регистрирани пробиотиците “Ентерсан” – основен - като регулатор на стомашно-чревната микрофлора, АВВ – 2000 – против гастрити, ентерити и язвена болест, България – регулатор на микрофлората в колона и с много добро действие против полипи, а Форте нормализира холистерола и триглицеридите при лица с повишени стойности на тези продукти. Изпитанията на посочените препарати са направени в авторитетни наши клиники и в чужбина.

При съчетаване на пробиотичните култури и техните метаболити с органогенни микроелементи, аминокиселини,органични киселини и витамини са разработени и успешно се прилагат в помощ на нуждаещите се пациенти пробиотичните добавки Ентеросан Р – при хиперплазия на прастатата, Ентеросан Д за деца и възрастни в помощ на диабетиците за нормализиране на кръвната захар и защита на съдовата им система, Ентеросан К при възпалителни процеси в уро-отделителната система и против бъбречно-каменна болест, Т – при стрес и проблеми с щитовидната жлеза. С голям успех се ползува противоалергичния Ентеросан 44, с който са отстранени многогодишни алергии на пациенти, които не са се поддавали на лечебното действие на препаратите, използувани в традиционната противоалергична терапия. С добро действие е Ентеросан 55, който помага на страдащи от стеатоза, цироза на черния дроб, Ентеросан Остео – на страдащи от остеопороза, Ентеросан 68 на страдащи от артрит и подагра.

Разработените формули се базират на принципа, че организмът генетично е здрав, а болестният процес е провокиран от външен фактор – патогени, хранителни токсини, стрес, недоимъчни съставки в храната действуващи поотделно или в комбинация. Пробиотичната добавка помага да се отстрани или да се намали вредното действие на причината, а организмът сам върши оздравителната работа. Както виждате този принцип е постулиран още от Хипократ и не е изгубил своята актуалност. Напротив задълбочаващият се конфликт между човека и неговата биологична и социална среда, екологичният и социален срив, в който водим своето мизерно съществуване потвръждава това. Първенството, което България държи по смъртност, по сърдечно-съдови, неврологични, ракови и какви ли не заболявания трябва да ни застави да кажем, че здравето на хората не е търговия, нито форма за сделки, че скъпата химия, която се изпитва върху българите е също толкова опасна, колкото и мизерията, в която работим и живеем. Има алтернативни пътища и средства за подпомагане на здравето и за подобряване на качеството на живот. Функционалните храни и пробиотиците са една от тези алтернативи. Всички участници на днешната конференция носят по свой здравословен бисер – къде по-голям, къде по-малък, но значим. Нека да съберем тези бисери и от тях да направим вълшебна огърлица, която може да дарява здраве и живот на хората, като това се превърне в повеля за всеки от нас.

1. 
   Денкова З., И. Мургов, 2001. Соеви ферментирали продукти. Изд. “Нова Тимкомпакт”, Пловдив.
   
2. 
   Патент на Република България № 61 799
   
3. 
   Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 25 - 61.
   
4. 
   Бешкова М., Т. Василева, О. Димитрова, 2002. “Ентеросан-Форте“ – най-евтиното средство за успешно регулиране на липидния профил , Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр.57-60.
   
5. 
   Дахтеров С.,, С.Атанасова, М.Димитрова, 2002. Влияние на “ Ентеросан - Форте “ върху липидния профил, Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 53–57.
   
6. 
   Кръстева Д., 2002. Проучване на въздействието на “Ликопен“ и “Ентеросан“ върху работници – оловоносители с ниво на олово в кръвта над 700 g/dm³ в КЦМ – АД. Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 45-53.
   
7. 
   Ключарева А., Н.Коломиец, С.Елиневская, Е.Будрик, И.Петрович, 2002. К применению “ Энтеросана “ у детей в инфекционной гастроентерологии. Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 31-36.
   
8. 
   Милева Ст., 2002. Начало на клинични изпитания на “ Ентеросан “ при деца от дом “ Майка и дете“/ ДМСГ/ . Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 60-62.
   
9. 
   Стойнов С., В.Герова, В.Наков, Н.Цолов, Х. Кадиян, П.Пенчев, В.Драганов, 2002. Пробиотиците при гастроентерологични заболявания - нашия опит с някои пробиотични препарати. Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 25-31.
   
10. 
    Сыцкевич О., Н.Коломиец, М.Черновецкий, Л.Литуновская, 2002. Применение “Энтеросана“ для лечения диареи и дисбактериоза у больных с онкогематологическими заболеваниями /ОГЗ/ после химиотерапи. Сб. Пробиотици “Ентеросан” – технологии и здраве 2002 г, Научни трудове на ВИХВП, том ХLVІІ, стр. 36-41.
    
11. 
    Arthur C. Ouwehand et al., 2001. Assessment of adhesion properties of novel probiotic strains to human intestinal mucus. International J. of Food Microbiology, 64, pp 119 – 126.
    
12. 
    Donald J. and Brown N. D. 1993. Probiotics and the intestinal ecosystem. Let’s live, November, pp 45-47.
    
13. 
    Fang He et al., 2001. Adhesion of Bifidobacterium Spp. To human intestinal mucus. Microbiol Immunol., 45(3), pp 259 – 262.
    
14. 
    Jennifer Hay, 1997. Allergies: Questions you have, answers you need. “People`s Medical Society”, Pennsylvania.
    
15. 
    Laura J. Fooks, Roy Fuller, Glenn R. Gibson, 1999. Prebiotics, probiotics and human gut microbiology. International Dairy J., 9, pp 53 – 61.
    
16. 
    Peter W. Parodi, 1999. The role of intestinal bacteria in the causation and prevention of cancer: modulation by diet and probiotics. The Austr. J. of Dairy Technology, 54, pp 103-121.