Zbigniew J. Dolatowski
Uniwersytet Przyrodniczy w
Lublinie
Zbigniew J. Dolatowski
Uniwersytet Przyrodniczy w
Lublinie
Termin
„żywność funkcjonalna”
pojawił się po raz
pierwszy w Japonii w 1984 roku.
W 1991 roku ustanowiono przepisy prawne i
specjalną procedurę umożliwiającą
przyznawanie produktom statusu żywności
FOSHU
(Foods for Specified Health Use).
Żywność FOSHU
jest normalną żywnością, z
której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny),
bądź wzbogacono w substancje aktywne
fizjologicznie, tak aby otrzymać produkt posiadający
odpowiednią wartość odżywczą i podnoszący
kondycję człowieka.
Jest to żywność podobna wyglądem do żywności
tradycyjnej i przeznaczona do konsumpcji jako część
normalnej diety.
Wg jedynej prawnie usankcjonowanej
definicji
Japońskiego
Ministerstwa
Zdrowia i Opieki Społecznej : „Żywność
funkcjonalna to produkty o działaniu
sprzyjającym
zdrowiu
człowieka,
stworzone
na
podstawie
wiedzy
o
zależnościach między pokarmem, jego
składnikami
a
zdrowiem;
żywność,
używana dla celów zdrowotnych, po
spożyciu
której
można
oczekiwać
uzyskania
takiego
właśnie
efektu
zdrowotnego”. Produkty nie miałyby
pełnić roli lekarstwa lecz być stosowane
jako część codziennej diety i traktowane
jako żywność ogólnego spożycia.
„Żywność może być uznana za
funkcjonalną, jeśli udowodniono jej
korzystny wpływ na jedną lub więcej
funkcji
organizmu
ponad
efekt
odżywczy, który to wpływ polega na
poprawie
stanu
zdrowia
oraz
samopoczucia
i/lub
zmniejszeniu
ryzyka chorób. Żywność funkcjonalna
musi przypominać postacią żywność
konwencjonalną
i
wykazywać
korzystne oddziaływanie w ilościach,
które oczekuje się, że będą normalnie
spożywane z dietą – nie są to tabletki
ani kapsułki
Do produkcji żywności funkcjonalnej
stosowane są bioaktywne składniki
żywności
o
rozpoznanych
korzystnych
właściwościach
zdrowotnych: błonnik pokarmowy,
oligosacharydy, poliole – alkohole
wielowodorotlenowe,
aminokwasy,
peptydy, białka, wielonienasycone
kwasy
tłuszczowe,
witaminy,
składniki
mineralne,
cholina
i
lecytyna,
bakterie
fermentacji
mlekowej, substancje fitochemiczne
Jakość
zdrowotna
żywności
funkcjonalnej wynika: ma w składzie
substancje
bioaktywne,
stymuluje
pożądany
przebieg
przemian
metabolicznych,
optymalizuje
fizjologicznie proporcje poszczególnych
składników,
ma
oddziaływanie
zdrowotne udokumentowane badaniami
klinicznymi na ludziach.
Czynnikami wpływającymi na zmianę
epidemiologii
zatruć
i
zakażeń
pokarmowych są rodzaje spożywanych
przez ludzi produktów żywnościowych,
ich źródła i zmiana preferencji
konsumentów w stronę żywności o
niskim stopniu przetworzenia (sposób
żywienia). Do tej listy można jeszcze
dodać wzrost popularności spożywania
posiłków poza domem, a więc wzrost
znaczenia żywienia zbiorowego
Bezpieczeństwo
i
trwałość
żywności
funkcjonalnej, z jednej strony ze względu na
modyfikację
składu,
a
z
drugiej
na
potencjalne
zastosowanie
w
żywieniu
konsumentów wysokiego ryzyka, powinno być
kontrolowane (opanowane) w sposób jak
najbardziej efektywny.
Dwa podstawowe zagrożenia związane z
obecnością mikroorganizmów w żywności.
Organizmy saprofityczne, jeśli rozwiną się w
dużej liczbie, powodują pogorszenie jej cech
smakowych i zapachowych, a w końcu
całkowite jej zepsucie. Zużywanie przez
drobnoustroje
składników
odżywczych
wpływa na obniżenie wartości odżywczej
żywności.
Organizmy
chorobotwórcze
mogą
wywoływać zatrucia pokarmowe groźne dla
zdrowia
lub
życia.
Ryzyko
zatrucia
mikrobiologicznego
związanego
z
konsumpcją
produktów
żywnościowych
zależy z jednej strony od rodzaju i liczby
mikroorganizmów lub ilości produkowanych
przez drobnoustroje toksyn, obecnych w
spożywanej żywności, z drugiej zaś od
podatności organizmu człowieka na tego
typu czynniki.
Jednocześnie
stosowanie
do
różnorodnych
produktów
żywnościowych, odpowiednich kultur
drobnoustrojów
(najczęściej
są
to
bakterie kwasu mlekowego – LAB),
powoduje
z
jednej
strony
efekt
utrwalający
wywołany
produkcją
substancji
o
działaniu
antymikrobiologicznym
i/lub
obniżeniem pH, a z drugiej poprawę
wartości żywieniowej przez bakterie
probiotyczne.
Jednocześnie
stosowanie
do
różnorodnych
produktów
żywnościowych, odpowiednich kultur
drobnoustrojów
(najczęściej
są
to
bakterie kwasu mlekowego – LAB),
powoduje
z
jednej
strony
efekt
utrwalający
wywołany
produkcją
substancji
o
działaniu
antymikrobiologicznym
i/lub
obniżeniem pH, a z drugiej poprawę
wartości żywieniowej przez bakterie
probiotyczne.
Probiotyki
Preparaty lub produkty żywnościowe zawierające
pojedyncze lub mieszane kultury żywych
mikroorganizmów, które podane człowiekowi lub
zwierzętom w odpowiednich ilościach, wywierają
korzystny wpływ na ich zdrowie.
Preparaty lub produkty żywnościowe zawierające
pojedyncze lub mieszane kultury żywych
mikroorganizmów, które podane człowiekowi lub
zwierzętom w odpowiednich ilościach, wywierają
korzystny wpływ na ich zdrowie.
Określenie probiotyk jest zastrzeżone do produktów lub
preparatów, które spełniają następujące kryteria:
Zawierają żywe komórki mikroorganizmów
Poprawiają stan zdrowia człowieka i zwierząt
Korzystny efekt wywierają w jamie ustnej bądź w
przewodzie pokarmowym (podawane jako dodatki do
żywności lub preparaty farmaceutyczne), w górnych drogach
oddechowych (stosowane w postaci aerozoli) lub w
przewodzie moczowo-płciowym (preparaty miejscowe).
Bakterie
fermentacji
mlekowej
stosowano zanim jeszcze dowiedziano
się o ich istnieniu. Ich żywieniowy i
terapeutyczny wpływ na organizm
człowieka został następnie zbadany i
opisany. Obecnie otwiera się nowa era
ich zastosowania – selekcjonowanie
szczepów, których rola zdrowotna ma
być szczególna z żywieniowego i
zdrowotnego punktu widzenia.
Żywność taka jest kwalifikowana do
żywności
funkcjonalnej,
zatem
wnoszącej poza efektem odżywczym
korzystny wpływ na określone funkcje
organizmu, prowadząc do poprawy
stanu zdrowia i dobrego samopoczucia
człowieka lub redukowania ryzyka
zachorowania.
Do fermentacji tych surowców stosuje się
specjalnie
selekcjonowane,
o
udokumentowanych
właściwościach
probiotycznych
szczepy
bakterii
fermentacji
mlekowej
z
gatunków
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus
casei,
Lactobacillus
paracasei,
Lactobacillus plantarum czy bakterii z
rodzaju Bifidobacterium.
Bakterie fermentacji mlekowej wykorzystuje
się przede wszystkim w produkcji:
fermentowanych produktów mleczarskich,
kiszonek warzywnych,
chleba,
przetworów mięsnych,
ryb,
zbóż,
żywności orientalnej
Bakterie
kwasu
mlekowego
są
tradycyjnie stosowane do produkcji
żywności fermentowanej, takiej jak:
sery,
jogurty, fermentowane kiełbasy, ciasta na
zakwasie, kapusta kiszona, piwo, wino.
Wynika to z ich wpływu na właściwości
sensoryczne żywności, w której są
obecne
oraz
hamowania
procesów
zepsucia żywności.
Ze względu na rosnącą świadomość
znaczenia układu mikroflory jelitowej,
obserwuje się w ostatnich latach
bardzo intensywny rozwój produkcji
nowych
rodzajów
żywności
fermentowanej
i
to
zarówno
pochodzenia zwierzęcego (produkty
typu
„bio”
z mleka) jak i roślinnego
(np. tzw. biosoki z buraków czy
marchwi).
Wśród
związków
wytwarzanych
przez bakterie kwasu mlekowego,
hamujących
rozwój
mikroflory
patogennej, za najistotniejsze uważa
się
kwasy
organiczne,
w
tym
szczególnie aktywny kwas octowy,
ponadto aldehyd octowy, nadtlenek
wodoru
oraz
substancje
antybiotykopodobne
czyli
bakteriocyny
Bakteriocyny
stanowią
dużą
grupę
heterogennych substancji chemicznych,
różniących
się
zarówno
ciężarem
cząsteczkowym,
budową
chemiczną,
właściwościami biochemicznymi jak i
zakresem
aktywności
i
sposobem
działania na drobnoustroje. Jednym, z
głównych producentów bakteriocyn są
szczepy
należące
do
gatunku
Lactobacillus acidophilus, syntetyzujące
bakteriocyny o dosć szerokim spektrum
aktywności., hamujące między innymi
bakterie chorobotwórcze z gatunków
Staphylococcus
aureus,
Salmonella
enteritidis, Bacillus cereus, Pseudomonas
aeruginosa czy Mycobacterium spp.
Produkty probiotyczne z dodatkiem
kultur bakterii kwasu mlekowego są
naturalnie utrwalone i bezpieczne dla
zdrowia konsumenta, a dodatkowo
wywołują korzystne z punktu widzenia
bezpieczeństwa
mikrobiologicznego
efekty, w przewodzie pokarmowym
człowieka. Zwiększa to bezpieczeństwo
mikrobiologiczne nie tylko żywności, ale
także żywienia człowieka.
Ogólna liczba mikroorganizmów zasiedlających organizm
człowieka
100 000 000 000 000 (100 bilionów) komórek
Występują :
na skórze
błonach śluzowych
w przewodzie pokarmowym
Powierzchnia jelit od 150 do ok. 400 m
2
Powierzchnia jelit od 150 do ok. 400 m
2
W 1 gramie treści jelita grubego znajduje się
do ok. 1 000 000 000 000 komórek mikroorganizmów
reprezentujących ponad 400-500 różnych gatunków
Łącznie biomasa mikroorganizmów zasiedlających
przewód pokarmowy wynosi 1-1.5 kg
W 1 gramie treści jelita grubego znajduje się
do ok. 1 000 000 000 000 komórek mikroorganizmów
reprezentujących ponad 400-500 różnych gatunków
Łącznie biomasa mikroorganizmów zasiedlających
przewód pokarmowy wynosi 1-1.5 kg
Mikroorganizmy a człowiek
Mikroorganizmy a człowiek
Mikroflora jelitowa człowieka:
prawdopodobnie liczy 500 - 1000 gatunków,
z których około 50% nie potrafimy hodować ex vivo
Jeżeli:
rozmiar bakteryjnego genomu wynosi 5 000 000 pz
oraz 4 000 genów/genom, to oznacza, że:
łączny materiał genetyczny mikroflory jelitowej może
więc wynosić 2.5 – 5 bilionów pz i zawierać 2 – 4
milionów genów
Materiał genetyczny mikroorganizmów jelitowych może więc
być:~50 – 100 razy większy niż gospodarza
Mikroorganizmy a człowiek
Ze względu na liczebność mikroorganizmów jelito grube jest
najaktywniejszym metabolicznie narządem.
Jego głównym zadaniem jest przetwarzanie resztek
niestrawionych składników pokarmowych.
Rodzaj produktów metabolizmu bakterii jelitowych ma
istotny wpływ na zdrowie człowieka, np. produkty fermentacji
sacharydów są dla człowieka korzystne, podczas gdy
metabolity przemian białek są z reguły toksyczne.
Stosowanie specyficznej diety, bogatej w niektóre gatunki
endogennych bakterii jelitowych (probiotyki) lub substraty
stymulujące ich rozwój (prebiotyki) jest podstawą koncepcji
żywności funkcjonalnej
.
Żywność probiotyczna, prebiotyczna i synbiotyczna jest
rodzajem żywności funkcjonalnej
Dominujące mikroorganizmy w jelitach
człowieka
Mikroorganizmy
Zakres (log kom./g
s.m.)
Bacteroides
Eubacterium
Bifidobacterium
Clostridium
Lactobacillus
Ruminococcus
Peptostreptococcus
Peptococcus
Streptococcus
(beztlenowe)
Methanobrevibacterium
Desulfovubrio
9.2-13.5
5.0-13.3
4.9-13.4
3.3-13.1
3.6-12.5
4.6-12.8
3.8-12.6
5.1-12.9
7.0-12.3
7.0-10.3
5.2-10.9
Szczepy o udokumentowanych cechach
probiotycznych
Obniżanie aktywności enzymów fekalnych,
zapobieganie biegunkom po radioterapii, leczenie
obstrukcji
Lactobacillus
acidophilus
NCFB 1748
Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie
biegunek rotawirusowych, utrzymywanie w
równowadze mikroflory jelitowej, obniżanie
aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed
mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w
leczeniu raka pęcherza moczowego,wspomaganie
układu odpornościowego we wczesnych stadiach
raka okrężnicy, brak wpływu na system
immunologiczny zdrowych osobników, leczenie
obstrukcji
Lactobacillus
casei Shirota
Kolonizacja przewodu pokarmowego, obniżenie
aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed
biegunkami po antybiotykoterapii, leczenie i
zapobieganie biegunkom rotawirusowym, leczenie
powracających biegunek spowodowanych przez
Clostridium difficile, ochrona przed ostrymi
biegunkami, leczenie choroby Crohna i dziecięcego
artretyzmu reumatoidalnego, właściwości
antagonistyczne w stosunku do bakterii
wywołujących próchnicę zębów.
Lactobacillus
rhamnosus GG
(ATCC 53013)
Efekty zdrowotne
Szczep
Stymulacja układu odpornościowego,
zapobieganie i leczenie infekcji jelitowych,
zmniejszenie częstości i skrócenie czasu trwania
ostrych biegunek u dzieci, dobra przeżywalność w
żołądku i dwunastnicy
Lactobacillus casei
Defensis DN 114
001
Wysoka przeżywalność w żołądku i dwunastnicy.
Pozytywne efekty w skróceniu pasażu jelitowego
pokarmu, szczególnie u osób starszych.
Bifidobacterium
animalis
DN 173 010
Adherencja do komórek ludzkiego jelita,
stymulacja układu odpornościowego, pozytywne
efekty w leczeniu nieżytów przewodu
pokarmowego, antagonizm w stosunku do
Helicobacter pylori
Lactobacillus
johnsonii
(La1) (NCC533)
Ochrona przed mutagenami pokarmowymi,
utrzymanie w równowadze mikroflory jelitowej,
ochrona przed biegunkami
Bifidobacterium
breve Yakult
Obniżenie aktywności enzymów fekalnych, wysoka
aktywność -galaktozydazy, dobra przeżywalność
w przewodzie pokarmowym
Lactobacillus
acidophilus NCFM
Szczepy o udokumentowanych cechach
probiotycznych
Produkty metabolizmu bakterii
fermentacji mlekowej o aktywności
antagonistycznej
Różne bakterie, zależnie od
rodzaju
Bakteriocyny
Wszystkie drobnoustroje
Kompetycja
(współzawodnictwo) o
substraty pokarmowe
Większość drobnoustrojów
(szczególnie bakterie gnilne,
gram-, nieliczne grzyby)
Niespecyficzne
Kwasy organiczne (mlekowy,
octowy, 2-pirolidono-5-
karboksylowy)
Różne gatunki i szczepy
bakterii, zależnie od
wrażliwości
Inne
Kwasy tłuszczowe
Reuteryna
(aldehyd -
hydroksypropionowy)
H
2
O
2
Spektrum aktywności
Produkt
Badania:
Polędwica,
Baleron,
Szynka,
Kiełbasa
Proces:
Peklowanie, czas ok. 48 godz; Temp. 0°C;
Dodatek probiotyku,
Dojrzewanie, czas ok. 20-25 dni, temp. 8-
10 dni temperatura 18-20°C, następne
10-15 dni ok. 20°C
Wilgotność - pierwsza faza-85%, druga
75-80%
Najwięcej badań i nowo opracowanych
technologii
z
użyciem
szczepionek
jelitowych obserwuje się w przypadku
mlecznych napojów fermentowanych.
Rozwój żywności funkcjonalnej nie tylko
bierze pod uwagę przetwarzanie, ale także
optymalizację technologiczną i właściwości
sensoryczne.
Dotyczy on też wzmacniania
działania
biofunkcjonalnego
,
które
musi
być
udowodnione w badaniach klinicznych.
Tylko te produkty, których właściwości są
potwierdzone naukowo będą w przyszłości
zaakceptowane jako funkcjonalne.
W odniesieniu do aktualnej wiedzy na
temat żywności probiotycznej, producenci
powinni udowodnić, że produkt finalny
(nie tylko zastosowane mikroorganizmy)
wywiera pozytywne skutki.
To oznacza, że nawet zmiany w recepturze
produktu mogą wymagać ponownego
potwierdzenia właściwości probiotycznych
w innych badaniach klinicznych.
Niech żywność będzie twoim lekiem, a lek twoją żywnością. Jak
może zrozumieć choroby człowieka ten, kto nie bierze pod
uwagę tej zasady i ignoruje ją?
Hipokrates, 460-377 BC
..... podawanie probiotyków ludziom lub zwierzętom jest jak
ubezpieczenie; niewiele kosztuje, nie szkodzi, a w pewnych
warunkach może być korzystne.
Ewa Johnsson, 1985
Dziękuję za uwagę
Zbigniew J. Dolatowski
W opracowaniu wykorzystano badania własne i innych
autorów