artykuł z publikacji w czasopiśmie FOOD FORUM – wydanie październik 2017

 

PORÓWNANIE JAKOŚCI KOMERCYJNYCH PREPARATÓW PROBIOTYCZNYCH DOSTĘPNYCH NA POLSKIM RYNKU

autorzy:

dr hab. Daria Szymanowska 

Biotechnolog, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Uniwersytet  Przyrodniczy w Poznaniu.

Jędrzej Soporowski

Dietetyk, specjalista profilaktyki i terapii probiotycznych, autor receptur i hodowca bakterii probiotycznych.

 

 

 

 

 

 

 

Obecnie na rynku dostępnych jest coraz więcej produktów, w których, zgodnie z deklaracją producenta – obecne są żywe szczepy probiotyczne, przy czym najczęściej wskazuje się na suplementy diety.  Wśród tych, oprócz zróżnicowania wynikającego ze składu gatunkowego, można wyodrębnić preparaty oferowane w formie proszku i w postaci płynnej.

Celem niniejszego artykułu jest porównanie komercyjnie dostępnych preparatów probiotycznych z uwagi na ich biofunkcjonalność. Na podstawie przeprowadzonych badań można wywnioskować, że preparaty zachowują ważniejsze cechy typowe dla preparatów probiotycznych, jednak przy tym zobrazowana została różnica pomiędzy produktami występującymi w formie proszku i płynu. Zróżnicowanie to rozpoznane jest w ocenie kolonii bakterii wyrosłych na podłożu wzrostowym i w stopniu przeżywalności drobnoustrojów wchodzących w skład preparatów podczas trawienia w warunkach in vitro.

Współcześnie jesteśmy coraz bardziej świadomi tego, że prawidłowa dieta może chronić przed chorobami cywilizacyjnymi lub zmniejszać występujące już dolegliwości. Dotyczy to zwłaszcza żywności wzbogaconej o probiotyki. Pomimo, że spożycie tego typu produktów cały czas wzrasta     [1 – 4], niezwykle istotne jest, by te, które wprowadzane są do organizmów wraz z pożywieniem, charakteryzowały się m. in. jak największą zdolnością zasiedlania przestrzeni ludzkiego organizmu.

Jakość preparatów probiotycznych zawierających odpowiednie szczepy bakterii i ich pozytywny wpływ na zdrowie człowieka zależne są od warunków i czasu  ich  przemysłowej hodowli, jak i od końcowego etapu produkcji, którym jest proces utrwalania produktu. Przy tym ważne jest, by dalsze jego przechowywanie zapewniało stabilność liczby mikroorganizmów i zachowanie kompletu cech funkcjonalnych.  

Najczęściej stosowanymi metodami utrwalania preparatów bakteryjnych jest suszenie. Proces polega na usunięciu wody z produktu, co w konsekwencji prowadzi do zahamowania procesów metabolicznych bakterii (anabiozy). Jednym ze sposobów utrwalania biomasy bakteryjnej jest suszenie rozpyłowe przy wykorzystaniu wysokiej temperatury (od 130 do 240oC ). W efekcie uzyskuje się produkt sypki [5].

Drugim sposobem suszenia jest liofilizacja. Metoda ta stosowana jest powszechnie w przechowalnictwie szczepów oraz w utrwalaniu produktów biologicznych, polega na wysuszenie produktu w wysokiej próżni, gdzie woda zostaje usunięta na drodze sublimacji lodu w parę wodną [6,7]. Z uwagi na agresywne warunki procesu istotne jest przy tym stosowanie substancji ochronnych, takich jak glicerol, maltodekstryny czy mleko w proszku [8].

Na rynku polskim i zagranicznym pojawiają się także preparaty probiotyczne w postaci płynnej, ich otrzymywanie w procesie technologicznym jest trudne i długotrwałe. Zgodnie z zapewnieniami producentów produkty płynne charakteryzują się wysokim stopniem stabilności jakościowej i wyjątkowymi cechami funkcjonalnymi.  

Przewaga preparatów w postaci płynnej nad tymi w postaci suchej ma być związana z obecnością w ich składzie kompleksu żywych i witalnych probiotycznych drobnoustrojów gotowych do natychmiastowego zasiedlania środowiska, jakim jest ludzki organizm. Te nie zostały narażone na czynniki stresogenne, związane chociażby z wpływem wysokiej temperatury w czasie obróbki technologicznej.

Dodatkową cechą przemawiającą na korzyść preparatów płynnych jest obecność w nich prozdrowotnych i bioaktywnych metabolitów zewnątrzkomórkowych, produkowanych przez probiotyczne mikroorganizmy podczas długotrwałego procesu hodowli.

*Celem badań stanowiących przedmiot niniejszego artykułu było porównanie zarówno ilościowe, jak i jakościowe trzech komercyjnych preparatów probiotycznych dostępnych na polskim rynku.

 

MATERIAŁ BADAWCZY

Materiał badawczy stanowiły trzy (A, B i C) preparaty probiotyczne polskich producentów. Preparaty A i B występują w postaci proszków, natomiast preparat C w postaci płynu. W tabeli 1 przedstawiono charakterystykę preparatów z uwzględnieniem deklaracji producentów.

 

Tabela 1. Zestawienie cech charakteryzujących badane preparaty probiotyczne

Oznaczenie preparatu

A

B

C

Postać, formulacja

Proszek w saszetce

Proszek w kapsułce

Płyn

Liczebność drobnoustrojów

1011 jtk (w 4.4 g)

107 jtk (w 0.2 g)

Min. 2.0 x 107jtk/ml

Skład gatunkowy

8 gatunków

5 gatunków

11 gatunków

 

UZYSKANE WYNIKI WRAZ Z ICH OMÓWIENIEM

  1. Analiza mikrobiologiczna preparatów

W pierwszym etapie badań przeprowadzono podstawową analizę mikrobiologiczną preparatów  w celu oznaczenia liczby:

  1. Bakterii fermentacji mlekowej – pożywka MRS-agar, Inkubacja 35oC, czas 48 h.
  2. Bakterii z rodzaju Bifidobacterium –podłoże BSM, Inkubacja 37oC, warunki bezwzględnie beztlenowe, czas 48 h.
  3. Drożdże – podłoże PD z chloramfenikolem, Inkubacja 30oC, warunki tlenowe, czas 48-72 h.

Wyniki przedstawiono w tabeli 2.

 

Tabela 2. Skład ilościowy drobnoustrojów w badanych preparatach probiotycznych

Oznaczenie preparatu

A

B

C

Oznaczana grupa drobnoustrojów

                                  jtk/g liofilizatu

jtk/ml

Bakterie fermentacji mlekowej

3.2×1010

6.3×1010

1.9×108

Bifidobacterium

5.7×109

4.5×109

2.6×108

Drożdże

nieobecne

nieobecne

nieobecne

 

Z danych przedawnionych w tabeli wynika, iż liczba drobnoustrojów była wyższa w preparatach suchych w porównaniu do preparatu płynnego. W tym ostatnim jednak znacznie wyższa od deklarowanej przez producenta. 

Oprócz liczby drobnoustrojów ocenie poddano także kolonie, które wyrosły na podłożu MRS. Zaobserwowano znaczące różnice pomiędzy obrazem kolonii bakterii pochodzących z preparatów w formie suchej, a tymi pochodzącymi z preparatu płynnego (Rys.1).

 

Rysunek 1. Obraz kolonii drobnoustrojów wchodzących w skład preparatu

„A” (a); „B” (b) i „C” (c).

 

a. 

 b.  

 c. 

 

 

Z przedstawionych zdjęć wynika, że kolonie bakterii pochodzące z preparatu płynnego („C”) charakteryzują się znaczną witalnością, są znacznie większe i mają bardziej intensywną barwę. Obraz kolonii bakterii pochodzących z suszu („A” i ‘B”) może mieć ścisły związek z metodami hodowli i obróbki technologicznej, tj. suszenia.  Bakterie zawieszone w płynnie, o ile wykazują stabilność ilościową w gotowym preparacie, występują w postaci aktywnej, co z pewnością ogranicza wpływ stresu środowiskowego i eliminuje konieczność ich aktywacji w docelowym miejscu działania.

 

  1. Wpływ warunków symulujących przewód pokarmowy człowieka na przeżywalność bakterii – model in vitro.

Jedną z podstawowych cech drobnoustrojów probiotycznych jest zdolność ich przeżywania w trudnych warunkach przewodu pokarmowego. Dobrym narzędziem jest model in vitro, symulujący warunki w nim panujące [9 – 14].

W kolejnych etapach badań analizowano wpływ procesu trawienia na zmiany ilościowe drobnoustrojów wchodzących w skład badanych preparatów probiotycznych. W testach wykorzystano preparaty „A”, „B” i „C”. Wszystkie trzy poddano procesowi trawienia w trzech wariantach. Pierwszy nie obejmował zastosowania matrycy żywnościowej  w odróżnieniu do dwóch kolejnych.

 

Wykres 1. Wpływ warunków symulujących przewód pokarmowy człowieka na przeżywalność wybranych grup drobnoustrojów – preparat „A”

bez matrycy żywnościowej*       z matrycą żywnościową nr 1**   z matrycą żywnościową nr 2*** 

 

Z przedstawionych wyników (wykresy 1a – c) można wywnioskować, że w czasie badań nad preparatem „A” zastosowanie w eksperymencie matrycy żywnościowej pozwoliło na ochronę drobnoustrojów w stresowych warunkach symulujących przewód pokarmowy, co zostało już dowiedzione w innych pracach [9]. Ostatecznie, na końcu modelu, liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus była równa 108 jtk/ml a liczba Bifidobacterium 107 lub 108 jtk/ml., tym samym, w obu przypadkach znacznie niższa od składu ilościowego na początku modelu.

 

Wykres 2. Wpływ warunków symulujących przewód pokarmowy człowieka na przeżywalność wybranych grup drobnoustrojów – preparat „B”

 

bez matrycy żywnościowej*z matrycą żywnościową nr 1**z matrycą żywnościową nr 2***

 

W przypadku trawienia z wykorzystaniem preparatu „B” (wykresy 2a – c) można wywnioskować, podobnie jak w przypadku z wykorzystaniem preparatu „A”, że obecność matrycy żywnościowej przyczyniła się do ochrony drobnoustrojów w stresowych warunkach symulujących przewód pokarmowy. Warto przy tym zaznaczyć, że zastosowanie otoczkowania liofilizatów zabezpiecza drobnoustroje przed negatywnym wpływem agresywnych warunków charakterystycznych dla żołądka. Ostatecznie jednak, liczba bakterii fermentacji mlekowej i Bifidobacterium była zbliżona i równa 105-6 jtk/ml., tym samym, w obu przypadkach bardzo znacznie niższa od składu ilościowego na początku modelu.

 

Wykres 3. Wpływ warunków symulujących przewód pokarmowy człowieka na przeżywalność wybranych grup drobnoustrojów – preparat „C”

 

bez matrycy żywnościowej*z matrycą żywnościową nr 1**z matrycą żywnościową nr 2***

 

*bez matrycy żywnościowej – bufor PBS

**matryca żywnościowa 1 – preparat mleko zastępczy

***matryca żywnościowa 2 – nieklarowany sok jabłkowo-marchwiowy

 

Preparat „C” komercyjnie występujący w postaci płynnej, poddany procesowi trawienia in vitro (wykresy 3a – c) wykazał wysoką stabilność ilościową drobnoustrojów zarówno w wariantach bez matrycy żywnościowej, jak i z jej użyciem.

Z zastosowaniem matrycy (nr 1) liczba drobnoustrojów rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium wręcz wzrosła, w odniesieniu do składu ilościowego na początku modelu; i osiągnęła w obu rodzajach poziom 109 jtk/ml. Wartość ta  znacznie przewyższa wyniki uzyskane  przez preparaty „A” i „B”.

Podobne eksperymenty były prowadzone przez innych autorów. Dowodzą tego badania przeprowadzone przez Reddy i wsp. [15].

 

PODSUMOWANIE

Istotnym czynnikiem decydującym o jakości preparatu jest jego biofunkcjonalność związana m.in. z odpornością szczepów w nim zawartych na niekorzystne warunki przewodu pokarmowego. Nierzadko decyzja wyboru preparatu probiotycznego związana jest z zabiegami marketingowymi i reklamą. Niestety często nie idzie to w parze z jakością produktu, na którą składa się nie tylko obecność samych szczepów drobnoustrojów, czy też ich liczba deklarowana przez producenta.

Potencjał biologicznych preparatów probiotycznych jest ściśle związany z faktem istnienia swoistego konsorcjum mikrobiologicznego, które potrzebuje komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami układu już na etapie wspólnego rozwoju w środowisku (hodowli). Taki stan  przyczynia się do uruchomienia prozdrowotnych mechanizmów o znaczeniu biologicznym zarówno dla samego konsorcjum, jak i później dla potencjalnego środowiska i konsumenta.

Sztuczne zahamowanie komunikacji pojedynczych probiotycznych mikroorganizmów          (w procesie produkcji) bądź zestawianie konsorcjum suchych szczepów bakterii probiotycznych, hodowanych wcześniej indywidualnie, może uniemożliwia ich sprawną komunikację. To z kolei może prowadzić do opóźnienia uruchomienia pozytywnych mechanizmów o znaczeniu biologicznym istotnych zarówno dla samego konsorcjum, jak i później dla potencjalnego konsumenta, co oznacza obniżenie funkcjonalności ostatecznego preparatu probiotycznego.

 

LITERATURA

  1. Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z.: Mikrobiologia techniczna. T.2 Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009, Warszawa.

  2. Mojka K.: Probiotyki, prebiotyki i synbiotyki – charakterystyka i funkcje. Problemy Higieny i Epidemiologii 2014, 95:541-549.

  3. Gajewska J., Błaszczyk M.K.: Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej. Postępy Mikrobiologii 2012, 51:55-65.

  4. Granato D., Branco G.F., Cruz A.G. i wsp.: Functional foods and nondairy probiotic food development: Trends, concepts and products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2010, 9:292-302.

  5. Madhu A.N., Awasthi S.P., Reddy K.B.P.K. i wsp.: Impact of freeze and spray drying on the retention of probiotic properties of Lactobacillus fermentum: an in vitro evaluation model. International Journal of Microbiological Research 2011, 2(3):243-251.

  6. Bruno F.A., Shah N.P.: Viability of two freeze-dried strains of Bifidobacterium and commercial preparations at various temperatures during prolonged storage. Journal of Food Science 2003, 68:2336-2339.

  7. Champagne C.P., Gardner N., Brochu E. i wsp.: The Freeze-drying of Lactic Acid Bacteria – a review. Canadian Institute of Science and Technology Journal 1991, 24:118-128.

  8. Viernstein H.: Effect of protective agents on the viability of Lactococcus lactis subjected to freeze-thawing and freeze-drying. Scientia Pharmaceutica 2006, 74:137-149.

  9. Klewicka E., Śliżewska K., Nowak A.: Ocena przeżywalności bakterii Lactobacillus zawartych w preparacie probiotycznym podczas pasażu w symulowanym przewodzie pokarmowym. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2014, 6 (97):170-181.

  10. Neumann M., Goderska K., Grajek K., Grajek W.: Modele przewodu pokarmowego in vitro do badań nad biodostępnością składników odżywczych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2006, 1(46):30-45.

  11. Bezkorovainy: Probiotics: determinants of survival and growth in the gut. American Society for Clinical Nutrition 2001, 73:2399-405.

  12. Gueimonde M., de los Reyes-Gavilan C.G., Sanchez B.: Stability of lactic acid bacteria in foods and supplements. w: Lahtinen S., Ouwehand A.C., Salminen S., Von Wright A.: Lactic acid bacteria: microbiological and functional aspects CRC Press, Taylor & Francis Group 2012, 361-83.

  13. Kullen M.J., Amann M.M., O’Shaughnessy W. i wsp.: Differentiation of ingested bifidobacteria by DNA fin-gerprinting demonstrates the survival of an unmodified strain in the gastro intestinal tract of humans. Journal of Nutrition 1997, 127:89-94.

  14. Lo Curto A., Pitino I., Mandalar G.: Survival of probiotic lactobacilli in the upper gastrointestinal tract using an in vitro gastric model of digestion. Food Microbiology 2011, 28:1359-1366.

  15. Reddy K.B.P.K., Madhu A.N., Prapulla S.G.: Comparative survival and evaluation of functional probiotic properties of spray-dried lactic acid bacteria. International Journal of Dairy Technology 2009, 62(2):240-248.