בהגדרה, פרה-ביוטיקה אמורה לעורר את הצמיחה של מספר מוגבל של חיידקים, מה שמוביל לשינויים באיזון המיקרוביוטה במעי הגס. תרבית אצווה נייחת של חיידקים אנושיים הראתה שפרוקטואליגוסכרידים (FOS), גלקטו-אוליגוסכרידים (GOS), קסילו-אוליגוסכרידים (XOS), איזומלט-אוליגוסכרידים (IMO) ולקטולוזה יכולים לשנות את המיקרוביוטה, להגביר את חיידקי הביפידובקטריה ו/או את חיידקי חומצת החלב, בעוד שקלוסטרידיום ובקטרואידטים ירדו. שלושה אוליגוסכרידים, הזמינים בשפע באירופה, יעילים: FOS (כולל אינולין), טרנס-GOS ולקטולוזה. ההשפעות הפרה-ביוטיות של FOS ולקטולוזה הוכחו בניסויים בבני אדם תוך שימוש בשיטות- ברמה מולקולרית. הוספת FOS לביסקוויטים ומזונות אחרים, המחושבת ב-8 גרם ליום, הראתה אף היא יעילות רבה.
על פי שיטות הבדיקה של הספרות הקיימת, רוב המדדים המשמשים להערכת השפעת הפרה-ביוטיקה הם: השפעת ריבוי על חיידקים מועילים (כגון ביפידובקטריה, לקטובצילוס); עיכוב וחיידקים פתוגניים פוטנציאליים (כגון Clostridium) על חיידקים מזיקים. השפעה לא-שגשוגית של חיידקים (כגון Escherichia coli, Enterococcus, Bacteroides וכו'); ייצור חומצה וייצור גזים לאחר חילוף חומרים על ידי פלורת המעיים. פרה-ביוטיקה עם אוליגוסכרידים פונקציונליים שונים (איזומלט אוליגוסכרידים (IMO), פרוקטוליגוסכרידים (FOS), גלקטוליגוסכרידים (GOS) הנפוצים בשוק)
1. אפקט התפשטות Bifidobacterium
באופן כללי, ישנם 8 סוגים של ביפידובקטריה במעי, ביניהם Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium longum ו-Bifidobacterium breve הם הנפוצים ביותר. ההרכב והשיעור של Bifidobacterium במעי של אנשים בגילאים שונים שונים במידה מסוימת. לדוגמה, בילדים, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium bifidum ו-Bifidobacterium longum נמצאים בעיקר במערכת המעיים של מבוגרים צעירים וקשישים. Bifidobacterium adolescentis ו-Bifidobacterium longum. עם העלייה בגיל, או השפעתם של הרגלי אכילה ומחלות רעים, מספר ושיעור הביפידובקטריות במעי צפויים לרדת משמעותית, מה שלא תורם לשמירה על בריאות האדם.
מחקרים רבים אישרו, בהתאמה, שלאיזומלטוליגוסכרידים, פרוקטו-אוליגוסכרידים, גלקטו-אוליגוסכרידים, קסילו-אוליגוסכרידים וכו' יש השפעות ברורות על התפשטות הביפידובקטריה. מחקר התסיסה במבחנה על ידי Ryerofi et al. הראה כי שבעת האוליגוסכרידים יכולים להרבות באופן משמעותי בפידובקטריה, אך מידת ההתפשטות שונה במקצת (ראה איור 1). באופן ספציפי, הזמינות והניצול של אוליגוסכרידים שונים על ידי חמשת מיני Bifidobacterium במעי השתנו גם הם (ראה טבלה 1).
המחקר של Claire et al. הראה שגלקטוליגוסכרידים ואיזומלטוליגוסכרידים הם פרה-ביוטיקה שיכולים להיות מנוצלים היטב על ידי ביפידובקטריות שונות ובעלי שיעור שגשוג גבוה, אך האחרונים מושפעים מ-Bifidobacterium longum ו-Bifidobacterium adolescentis. ניצול גבוה יותר. בנוסף לזמינות של קסילו-אוליגוסכרידים על ידי Bifidobacterium adolescentis ו-Bifidobacterium longum, הזמינות של חיידקים אחרים ביפידו ירודה. לכן, גלקטוליגוסכרידים ואיזומלטוליגוסכרידים הם פרה-ביוטיקה המתאימים לאנשים בכל הגילאים.