מהם תחומי היישום של פרוביוטיקה?

מרכז חדשנות למדע וטכנולוגיה Yue Weifeng 19 בינואר 2024

פרוביוטיקה היא קבוצה של מיקרואורגניזמים חיים שנבחרו בקפדנות, שאם ניתנים בכמות מספקת, יכולים להעניק יתרונות בריאותיים למארח. חוקרים רבים מאמינים כי קיים קשר הדוק בין פרוביוטיקה לבריאות האדם. מיקרואורגניזמים אלו יכולים להפעיל השפעות מערכת העיכול דרך המעיים, או לפעול ישירות על חלקים אחרים של הפה, הנרתיק, העור וכו' כדי לווסת את בריאות המארח [1]. עם ההתפתחות המתמשכת של הביוטכנולוגיה המודרנית ושיפור המודעות לבריאות של אנשים, תעשיית הפרוביוטיקה התפתחה בצורה נפיצה. יותר ויותר מוצרים פרוביוטיים הם בצורת תוספי תזונה, מוצרי חלב, תכשירי אנזימים ותכשירים מיקרו-אקולוגיים אחרים. יצאו בזה אחר זה. מוצרים פרוביוטיים אלו היו בשימוש נרחב בתעשיות מזון, שתילה, גידול בעלי חיים ותעשיות רפואיות, והפכו לכלי רב עוצמה לשיפור בריאות האדם.
1. יישום פרוביוטיקה בתעשיית המזון
כיום, זני פרוביוטיקה נפוצים שניתן להשתמש בהם במזון כוללים את Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum ועוד השייכים לסוג Bifidobacterium; לקטובצילוס אסידופילוס, לקטובצילוס בולגריקוס, לקטובצילוס קאסי, לקטובצילוס רמנוסוס, לקטובצילוס פרמנטום, לקטובצילוס plantarum, לקטובצילוס רוטרי, לקטובצילוס קפיר, לקטובצילוס סאקה, לקטובצילוס, לקטובצילוס, לקטובצילוס, לקטובצילוס, ature, Lactobacillus brevis וכו'; השייכים לסוג סטרפטוקוקוס מסויים: סטרפטוקוקוס אסידופילוס, סטרפטוקוקוס לקטיס, סטרפטוקוקוס פאקליס, סטרפטוקוקוס פאציום, פדיקוקוס פנטוסאוס, פדיקוקוס אסידילקטי וכו'. חיידקים[2]. בנוסף, מינים מסוימים של Leuconostoc, Propionibacterium, Bacillus וכמה Saccharomyces cerevisiae יכולים לשמש בדרך כלל כפרוביוטיקה [3]. מנקודת המבט של המרכיבים המיושמים של פרוביוטיקה, זה יכול להיות תכשיר פשוט של חיידקים חיים, תכשיר מורכב המורכב ממספר זנים, או תכשיר מורכב המכיל גורמים ביפידוס ומרכיבים נוספים בנוסף לפרוביוטיקה; מנקודת המבט של צורת המינון יש טבליות, כמוסות, גרגירים ותכשירים נוזליים. בתור תכשיר חיידקי חי, פרוביוטיקה יכולה לשמש גם כחומר טיפולי טוב וגם כמוצר בריאות. להלן מציגים בעיקר את יישומיו במזון.

1.1 יישום פרוביוטיקה במוצרי חלב
מוצרי חלב הם תחום היישום הגדול ביותר של פרוביוטיקה, ויוגורט הוא תחום היישום הגדול ביותר של פרוביוטיקה במוצרי חלב. על פי הדיווחים, שיעור המוצרים הפרוביוטיים בתחום החלב יכול להגיע ל-74.5%, והיוגורט מהווה 74.5% מהמוצרים הפרוביוטיים. 74%[4]. חוקרים רבים מאמינים כי יוגורט הוא נושא המזון הטוב ביותר לפרוביוטיקה, ולמזונות מותססים, במיוחד מוצרי חלב מותססים, יש השפעות בריאותיות טובות. לכן, פרוביוטיקה כזנים מותססים יכולה לשלב ביצועי תסיסה עם השפעות בריאותיות. יוגורט הפך לסוג של מזון בריא שמוכר ומועדף על ידי הצרכנים, מה שיעזור להמשך הקידום והיישום של סוג זה של מוצרים [5]. בשנים האחרונות, כדי לענות על צורכי הצרכנים, צצו סוגים וטעמים רבים של יוגורט. לדוגמה, יוגורט פרוביוטי המכיל פירות פופולרי מאוד בקרב הצרכנים, ולכן אנשים מוסיפים מגוון פירות להכנת יוגורט פירות מוקפצים[6] כדי לשפר את הישרדות הפרוביוטיקה, להעשיר את טעמו של היוגורט ולשפר את יעילותו, חוקרים גם חקרו. וגילו מוצרים כמו "יקולט", "אקטימל" ו"כפיר".
בנוסף ליוגורט, יישום פרוביוטיקה במוצרי חלב כולל גם חלב נוזלי מותסס, חלב טהור (עם תוספת פרוביוטיקה אך לא מותסס), משקאות חלב, אבקת חלב, גבינה, חלב תינוקות וכמעט כל מוצרי החלב.

1.2 יישום פרוביוטיקה במזונות פונקציונליים
עם השיפור המתמשך של רמת החיים של אנשים, איך לרדוף אחרי בריאות ואיכות חיים הפך יותר ויותר לנושא חם בחיי היומיום של אנשים, ומחקר על פרוביוטיקה כמזון פונקציונלי משך גם יותר ויותר תשומת לב בשל תפקודי הבריאות הייחודיים שלהם. לא קשה למצוא בשוק משקאות מותססים שונים שמוסיפים להם פרוביוטיקה שונים כדי לקדם ולהסדיר את בריאות האדם, כמו משקאות פירות וירקות מותססים שונים, מוצרי ממתקים, קינוחי גלידה וכו'. קח לדוגמה את משקאות הקומבוצ'ה . מכיוון שמשקאות קומבוצ'ה עשירים בויטמין C, ויטמין B וחומרי תזונה אחרים, ומכילים יותר משלושה סוגים של פלורה מיקרוביאלית המועילים לגוף האדם, הם יכולים לווסת את התפקודים הפיזיולוגיים של האדם, לקדם את חילוף החומרים, לעזור לעיכול ולמנוע מחלות עורקים . יש לו תכונות אנטי-טרשתיות, אנטי-סרטניות ושומרות בריאות. זה הופך למשקה פופולרי לשמירה על הבריאות בכל העולם [4]. על ידי שימוש בזנים פרוביוטיים אחד או כמה לבד או מעורבב עם שמרים אחרים, חיידקי חומצה אצטית וכו', כדי לשפר את הטעם, התכונות הפיזיקליות וביצועי הייצור של המוצר, פותחה סדרה של תוספי מזון פונקציונליים בשוק, כגון כמו מוצרים מסוימים חיידקי חומצה לקטית בטעמים כגון Lactobacillus bulgaricus ו-Streptococcus thermophilus (הטעם האופייני הוא בעיקר אצטלדהיד), Streptococcus lactis butanedione, Acetobacter aceti, Leuconostoc mesenteroides, ו-Streptococcus case, כגון Lactic acid Substancesylace, ודיאצטיל), מכיוון שהם יכולים להקנות ארומה למוצר, לשפר את טעם המוצר ולהפחית את תוספת הטעמים והתבלינים במוצר, ובכך להפוך את המוצר לטבעי יותר וקל יותר להתקבל על ידי הצרכנים [7].

1.3 יישום פרוביוטיקה בתוספי תזונה
פרוביוטיקה כתוספי תזונה נעשית לרוב למה שנקרא תכשירים פרוביוטיים, שהם אבקות, טבליות או כמוסות המכילות חיידקים חיים המיוצרים בשיטות מתאימות [4]. כסוג של מזון, הם יכולים לשפר מיקרואורגניזמים במעיים. זהו תכשיר חיידקי אקטיבי מאוזן ויעיל המשפיע על המארח. לאחר הנטילה, הוא יכול לווסת את המעיים ולמנוע ולטפל במחלות מערכת העיכול. חוקרים בדרך כלל מפתחים תוספי תזונה כאלה עבור קבוצה מסוימת של אנשים. לדוגמה, מוצרים כאלה לילדים כוללים "אמא אהבה", "ביוביוטיקה צרפתית", "הנצ'ן" ו"רק יוטו" כמו תוספי פרוביוטיקה, תוספי תזונה אלו יכולים להקל ביעילות על בעיות כמו עצירות או שלשולים בילדים צעירים, במיוחד אלו שהשתמשו באנטיביוטיקה. מספר החיידקים במעיים יקטן. תוספים יומיומיים המכילים לקטובצילים וביפידובקטריה יוגורט או מזונות אחרים המכילים פרוביוטיקה יכולים להאיץ את ההתאוששות של מערכת עיכול בריאה [8].

בנוסף למוצרים לילדים, קיימים בשוק גם מוצרים המתאימים לבני גיל העמידה וקשישים, לנשים, לעובדי משרד ולבעלי סוכרת. כולם שואפים להשלים את הפרוביוטיקה של המעיים ולסייע באיזון ובשמירה על מיקרו-אקולוגיה של המעי [8-9].

1.4 יישום פרוביוטיקה במוצרי בשר מותססים
כיום, המחקר על מוצרי בשר מותסס באמצעות פרוביוטיקה בארץ ובחו"ל מתמקד בעיקר בייצור נקניקיות מותססות. כבר בתחילת המאה ה-20, ייצור נקניקיות מותססות התבצע על ידי הוספת חתיכה קטנה מהמוצר שכבר מותסס כמתנע לתסיסה או על ידי הוספת כמה חומרים המקדמים את התסיסה של המוצר ונמצאים בחומרי הגלם. עם זאת, לתהליך התסיסה הטבעי הזה, המסתמך על התחרות בין חיידקי חומצת החלב לבין חיידקים שונים במיקרופלורה של בשר נא, יש הרבה גורמים לא ודאיים כמו חוסר אמינות וחוסר שליטה. רק בשנת 1940, ג'נסן ופסדוק תיארו לראשונה את היישום של חיידקי חומצת חלב בנקניקיות מותססות והשיגו פטנט. זה היה חלוץ בשימוש בתרביות סטרטר מיקרוביאליות גרידא לייצור נקניקיות מותססות [10]. בשנת 1996, נורמי מצא במחקרו שתערובת של לקטובצילים וקוקים חיוביים לקטלאז יכולה לייצר מוצרים טובים יותר מאשר חיסון של זן בודד של חיידקים בלבד. מאז, המחקר והיישום של מוצרי בשר מותססים מזן מעורב התפתחו במהירות [11].
בשנים האחרונות הפרוביוטיקה המשמשת בתסיסה של מוצרי בשר היא בעיקר חיידקי חומצת חלב. חומרי התסיסה נעשים על ידי שילוב של חיידקי חומצת חלב שונים ומיקרואורגניזמים אחרים כגון מיקרוקוקים, סטפילוקוקים או שמרים. חומרי תסיסה אלו משמשים בתסיסה ותסיסה של מוצרי בשר. במהלך תהליך ההתבגרות, כל אחד ממלא את תפקידו הייחודי. מצד אחד, הפרוטאז שמייצר המיקרואורגניזמים המחוסנים יכול לפרק את החלבון שבבשר לפפטידים וחומצות אמינו שקל יותר לגוף האדם לעכל ולספוג. הליפאז המיוצר יכול לפרק שומן לשרשראות קצרות. חומצות השומן והאסטרים הנדיפים מעניקים למוצר ארומה ייחודית; מצד שני, חיסון של מיקרואורגניזמים יכול לעכב את הצמיחה של מיקרואורגניזמים מקלקלים בבשר ולהאריך את חיי המדף של המוצר. לכן, תסיסה של מוצרי בשר יכולה לא רק לשפר משמעותית את קצב העיכול והספיגה שלהם ואת ערכם התזונתי, להעניק למוצר טעם ייחודי, אלא גם להגביר את הבטיחות וחיי המדף של המוצר. נכון לעכשיו, הפופולריות של נקניקיות מותססות בשוק הולכת ונפוצה יותר ויותר. הוא הפך לסוג הגדול והמייצג ביותר של מוצרי בשר מותססים ומהווה כיוון מרכזי לפיתוח מוצרי בשר בעתיד.

2. יישום פרוביוטיקה בטיפול רפואי
ב-30 השנים האחרונות חלה התקדמות רבה במחקר על תפוצה, תזונה, סיווג ומאפיינים של פרוביוטיקה. לפרוביוטיקה תפקיד חשוב בשיפור התפקודים האנטי-גידוליים והחיסונים. בנוסף, מחקרים מרובים מטה-אנליזה אקראית וניסויים קליניים מבוקרים מצאו כי פרוביוטיקה יכולה גם למלא תפקיד מועיל בטיפול במחלות אנושיות רבות.
2.1 תפקידים פיזיולוגיים של פרוביוטיקה
2.1.1 תפקיד הפרוביוטיקה בשיפור מערכת המעיים
פרוביוטיקה עמידה לחומצת קיבה ומיצי עיכול מעיים ועלולה להיכנס בחיים למעי האנושי. באמצעות צמיחתם והשפעות מטבוליות שונות, הם מקדמים את הנורמליזציה של קבוצות חיידקי המעי, מעכבים את ייצורם של חומרים מרקיבים במעי ושומרים על תפקוד מעי תקין. ניתן להשתמש בפרוביוטיקה ויוגורט המכילים פרוביוטיקה לטיפול ולמניעת מחלות שונות של מערכת העיכול. יש לו השפעות טיפוליות ומניעתיות על דלקת מעיים חריפה ודיזנטריה נגיפית וחיידקית אצל תינוקות וילדים צעירים, דלקת מעיים ודיזנטריה הנגרמת על ידי שימוש באנטיביוטיקה, דיזנטריה במהלך נסיעות ועצירות בקרב אנשים בגיל העמידה וקשישים.
חוקר חילק באקראי 80 מקרים של פגים לשתי קבוצות, 40 מקרים קיבלו פרוביוטיקה דרך הפה לאחר האכלה מלאכותית, ו-40 המקרים האחרים שימשו כקבוצת ביקורת והוזנו באופן מלאכותי על פי אבחון וטיפול שגרתי ללא תוספת פרוביוטיקה. נצפתה עלייה במשקל והתרחשות של הקאות, שימור קיבה, התנפחות בטן וכו' של שתי הקבוצות של פגים. גסטרין ומוטילין נמדדו לפני ואחרי האכלה. התוצאות מראות כי נטילת פרוביוטיקה יכולה להפחית את התרחשותם של הקאות, עצירת קיבה והתנפחות בטן אצל פגים במהלך האכלה. זה יכול לקדם עלייה במשקל והפרשת גסטרין ומוטילין לאחר 3 שבועות של שימוש ומשפיע על תנועתיות מערכת העיכול של פגים. אפקט קידום משמעותי [12].

2.1.2 השפעת הורדת לחץ הדם של פרוביוטיקה
פרוביוטיקה מסויימת יכולה לפרק קזאין באופן ספציפי ולייצר שני פוליפפטידים (VPP ו-LPP) בעלי הפעילות לעכב את האנזים (ACE) הגורם ללחץ הדם לעלות. צריכה קבועה של יוגורט המכיל את שני הפוליפפטידים הפעילים מבחינה פיזיולוגית יכולה למנוע לחץ דם גבוה. Valio, חברה פינית, משיקה את Evolus, מוצר החלב הפרוביוטי הראשון להורדת לחץ דם בשוק האירופי. זהו מוצר יוגורט מותסס על ידי זן מיוחד של Lactobacillus helveticus. לאחר בקרת תהליכים מדעית קפדנית, הוא משיג תכולה גבוהה של פפטידים להורדת לחץ דם. , ובכך מוריד את לחץ הדם. לאחר ניסויים רבים בבעלי חיים ומחקרים קליניים, נמצא כי השפעת הורדת לחץ הדם של Evolus טובה משמעותית ממוצרי ביקורת אחרים. חולי יתר לחץ דם אשר צורכים כמות מתאימה של מוצרי Evolus מדי יום יראו ירידה משמעותית בלחץ הדם הסיסטולי והדיאסטולי לאחר 5 עד 7 שבועות.
2.1.3 תפקיד הפרוביוטיקה בשיפור חילוף החומרים של שומנים בדם
פרוביוטיקה יכולה לספוג כולסטרול במזון ולקדם את הפרשת הכולסטרול במזון מהגוף. פרוביוטיקה יכולה גם לספוג חומצות מרה במעי. כאשר החיידקים מפרישים חומצות מרה מהגוף, הפחתת חומצות המרה במעיים יכולה לחזק את הפיכת הכולסטרול לחומצות מרה בכבד, ובסופו של דבר להפחית את תכולת הכולסטרול בסרום [13].
2.1.4 תפקיד הפרוביוטיקה במניעת שלשולים
המיקרו-מערכת של המעי היא המיקרו-מערכת הגדולה והחשובה ביותר בגוף. המעיים של אנשים בריאים הם ביתם של 1014 חיידקים, ומספר רב של חיידקי מעיים חיים בעיקר במעי הגס ובמעי הדק המרוחק. במצבים פתולוגיים, כמו זיהום, שימוש באנטיביוטיקה או חסינות נמוכה, המערכת המיקרו-אקולוגית התקינה של המעי עלולה להיות לא מאוזנת, מה שעלול להתבטא קלינית בשלשולים זיהומיים או מחלות אחרות. חיידקים אנאירוביים מחייבים, בעיקר Bifidobacterium ו-Lactobacillus, מתחברים עם קולטנים ספציפיים על פני האפיתל הרירי ויוצרים מבנה סרט חיידקי ומחסום ביולוגי בעל הרכב אחיד למדי, המהווה קולוניזציה של המעיים ויכול להתנגד ביעילות לחיידקים חולפים. פלישה לגוף [14].
​

2.1.5 תפקיד הפרוביוטיקה בקידום העיכול
מבחינת בריאות האדם ותזונה, פרוביוטיקה יכולה לסנתז מגוון ויטמינים, לקדם בגוף את ספיגת החלבונים, סידן, ברזל, ויטמין D וחומרים נוספים, ולהיות בעלת תפקידים של סיוע לעיכול והגברת התיאבון. חיידקי חומצת חלב יכולים לפרק את הלקטוז בחלב ליצירת חומצה לקטית, מה שהופך את המעיים לחומצי יותר ומעכבת חיידקי ריקבון שגדלים ומתרבים בסביבות ניטרליות או אלקליות. הם יכולים גם לסנתז חומרים מזינים כגון חומצה פולית וויטמין E הנחוצים לגוף האדם. הם עצמם עשירים בחלבון וויטמין A ומועילים מאוד לקשישים ולחולים.
2.2 טיפול במחלות באמצעות פרוביוטיקה
2.2.1 שלשול הנגרם על ידי אנטיביוטיקה
אנטיביוטיקה לא רק מעכבת את הצמיחה של חיידקים פתוגניים אלא גם מעכבת את הצמיחה של חיידקים לא פתוגניים. חוסר האיזון של הפלורה התקינה של גוף האדם עלול לגרום לאובדן תיאבון, בחילות והקאות, סחרחורות וכדומה, ועלול לגרום למחלה זיהומית נוספת במקרים קשים. Bifidobacterium longum פעיל יכול לאזן מחדש חוסר איזון של פלורת העיכול.
2.2.2 טיפול בשחמת הכבד
ניתן לחלק את זני החיידקים במעי האדם לשתי קטגוריות: חיידקים מועילים וחיידקים מזיקים. הראשון כולל חיידקים, לקטובצילים וכו', והשני כולל חיידקי ריקבון וכו'. בגוף תקין, השניים שומרים על איזון ושומרים על תפקודים פיזיולוגיים תקינים של המעיים. פרוביוטיקה יכולה לווסת משמעותית את פלורת המעיים. הם יכולים לא רק לעכב חיידקים המייצרים אמוניה כדי להפחית את האמוניה, אלא גם למנוע טרנסלוקציה של חיידקים, להפחית ביעילות אמוניה בדם ולשפר את הסימפטומים של חולים עם שחמת כבד. החוקרים נתנו ל-38 מטופלים בקבוצת הטיפול 2 חבילות של Clostridium butyricum ו-Bifidobacterium בשילוב אבקת אנטיביוטיקה חיה, דרך הפה, 3 פעמים ביום. 30 החולים בקבוצת הביקורת קיבלו הגנה כבדית שגרתית ואנטי פיברוזיס. במהלך תקופת התצפית, החולים בשתי הקבוצות לא קיבלו התערבות תזונתית מיוחדת. רמות האמוניה בדם ובדיקת קישוריות דיגיטלית (NCT) נמדדו לאחר חודש אחד של טיפול. תוצאות: האמוניה בדם בקבוצת הטיפול ירדה משמעותית לאחר הטיפול, עם הבדל משמעותי. NCT גם יכול לשפר משמעותית את המצב, ויש הבדל משמעותי בין שתי קבוצות החולים. התוצאות מראות שתכשירים פרוביוטיים יעילים, נוחים ובטוחים בטיפול בשחמת והיפר-אמונמיה [15].

2.2.3 טיפול בקוליטיס כיבית
קוליטיס כיבית (UC) היא תגובה דלקתית מוגבלת היטב המוגבלת לרירית או תת-רירית של המעי הגס והרקטום. מחקרים קליניים מצאו שלחולים עם קוליטיס כיבית יש דיסביוזיס, ולפלורת המעיים תפקיד חשוב בפתוגנזה. אמצעים לוויסות חוסר איזון של פלורת המעיים הם אסטרטגיות חדשות לטיפול ב-UC.
He Jinsong [16] וחב' חילקו באופן אקראי 72 חולים עם קוליטיס כיבית לקבוצת מחקר של 45 מקרים וקבוצת ביקורת של 27 מקרים. לקבוצת המחקר ניתנו 52-חומצה אמינוסליצילית + פרוביוטיקה, וקבוצת הביקורת קיבלה 52-חומצה אמינוסליצילית. היעילות ורמות האנדוטוקסין לפני ואחרי הטיפול הושוו בין שתי הקבוצות. תוצאות: רמות האנדוטוקסין בשתי הקבוצות ירדו באופן משמעותי. השיעור האפקטיבי הכולל של קבוצת המחקר היה גבוה ב-93.3% מזה של קבוצת הביקורת, שעמד על 74.1%. ההבדל בין שתי הקבוצות היה מובהק סטטיסטית (P<0.05). It shows that probiotics can effectively treat ulcerative colitis and reduce endotoxin levels in patients.

2.2.4 טיפול בעצירות
החומרים החומציים כגון חומצה לקטית וחומצה אצטית המיוצרים על ידי פרוביוטיקה בהשפעה המשולבת של סביבת המעיים יכולים לעורר את המעיים להפריש כמות גדולה של מיץ מעיים, לרכך את הצואה ולהקל על הפרשת צואה [17]. תכשירים פרוביוטיים שונים היו בשימוש נרחב כדי להתאים ולשפר את המצב התת-בריאותי של גוף האדם, אך השפעותיהם המניעות והבריאותיות דורשות לרוב שימוש לטווח ארוך יותר כדי להתברר. בשנת 2007, המדינה שלי השיקה רשמית פרויקט לשיפור תזונה ציבורית להוספת אוליגוסכרידים, פרה-ביוטיקה, למזון, תוך שהיא דוגלת בשימוש בתכשירים פרוביוטיים, אשר לא רק מועילים לבריאות התזונתית של כל הגוף אלא גם מונעים ומטפלים בעצירות.