Οι προκλήσεις στην αγορά των προβιοτικών
Τα προβιοτικά ενσωματώνονται ολοένα και περισσότερο στην αγορά των συμπληρωμάτων διατροφής, λόγω των πολλά υποσχόμενων προκλινικών και κλινικών αποτελεσμάτων για θετικά αποτελέσματα στην ανθρώπινη υγεία. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, ως προβιοτικά ορίζονται ως «ζωντανοί μικροοργανισμοί που μπορούν να αποφέρουν οφέλη για την υγεία στον ξενιστή, μέσω της συμπλήρωσης του εντερικού μικροβιώματος, όταν χορηγούνται σε επαρκείς αριθμούς». Οι λειτουργίες των προβιοτικών περιλαμβάνουν την εξισορρόπηση του εντερικού μικροβιώματος, τη βελτίωση συμπτωμάτων δυσκοιλιότητας και Συνδρόμου Ευερέθιστου Εντέρου, τα διατροφικά οφέλη, την ανταγωνιστική δράση έναντι παθογόνων βακτηρίων και πολλά ακόμα.
Ωστόσο, πολλές εξακολουθούν να είναι οι προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν σε σχέση με τη βιωσιμότητα των μικροοργανισμών και τις συνθήκες που επικρατούν, τόσο κατά την αποθήκευση των προϊόντων, όσο και στον ανθρώπινο οργανισμό. Η επιβίωση των προβιοτικών επηρεάζεται από μια σειρά παραγόντων, όπως η υγρασία, η θερμοκρασία, το pH, η οξείδωση κατά τη διάρκεια της ζύμωσης των προϊόντων, η παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου και, φυσικά, οι συνθήκες αποθήκευσης.
Η οξύτητα στο στομάχι ή/και η περιβαλλοντική υγρασία, για παράδειγμα, μπορούν να βλάψουν τους μικροοργανισμούς και να μειώσουν τον πληθυσμό τους. Κάτι τέτοιο πρακτικά αναιρεί τη δράση των προβιοτικών, καθώς τα προβιοτικά έχουν όφελος για τον οργανισμό μόνο εάν βρίσκονται ζωντανά. Σύμφωνα με τον FDA και τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, για να εξασφαλιστούν τα μέγιστα οφέλη των προβιοτικών, ο αριθμός των βιώσιμων προβιοτικών κυττάρων δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 10⁶-10⁷ CFU/mL όταν προσλαμβάνεται.
Προστασία των προβιοτικών
Η προβιοτική δραστηριότητα και σταθερότητα θεωρούνται απαραίτητες για τη μέγιστη αποτελεσματικότητα. Συνεπώς, οι μικροοργανισμοί πρέπει να είναι μεταβολικά σταθεροί και δραστικοί στα προϊόντα που εμπεριέχονται, να επιβιώνουν σε μεγάλους αριθμούς κατά την δίοδο τους στην πεπτική οδό και να ασκούν τις ευεργετικές ιδιότητές τους στο έντερο του ξενιστή.
Για την εξασφάλιση όλων των παραπάνω και για να ξεπεραστούν τα εμπόδια, οι επιστήμονες εφάρμοσαν αρκετές στρατηγικές για τη βελτίωση της βιωσιμότητας των προβιοτικών, συμπεριλαμβανομένων των νανοσωματιδίων, των πολυμερών gels και της μικροενθυλάκωσης. Όλες οι παραπάνω τεχνολογίες έχουν ως σκοπό την προστασία των ευαίσθητων μικροοργανισμών από τις συνθήκες της γαστρεντερικής οδού και κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, αλλά και τη βελτίωση της προσκόλλησης στην επένδυση του εντερικού βλεννογόνου.
Τεχνολογία μικροενκαψούλωσης
Η χορήγηση ζωντανών προβιοτικών βακτηρίων, τα οποία προστατεύονται μέσω ενός φυσικού φραγμού έναντι δυσμενών συνθηκών, αποκτά ένα συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον. Η τεχνολογία της μικροενκαψούλωσης ή αλλιώς της ενθυλάκωσης προβιοτικών (Probiotic encapsulation technology – PET) κυριαρχεί στην επιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια και χρησιμοποιείται για την προστασία των μικροοργανισμών, έτσι ώστε αυτοί να φτάνουν απευθείας στο έντερο. Για την ακρίβεια, η ενθυλάκωση των προβιοτικών αποτελεί έναν πολλά υποσχόμενο τομέα της βιοφαρμακευτικής που έχει αναδυθεί και αναπτυχθεί ραγδαία την τελευταία δεκαετία.
Με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας, ένα ευρύ φάσμα μικροοργανισμών κατέστη δυνατό να «εγκλωβιστεί» μέσα σε ημιπερατά και βιοσυμβατά υλικά που ρυθμίζουν την παροχή στα κύτταρα. Η διαδικασία στηρίζεται στον σχηματισμό μιας συμπαγούς επίστρωσης γύρω από μια εσωτερική μήτρα, με σκοπό τη βελτίωση της λειτουργικότητας των βακτηρίων. Η ενθυλάκωση τείνει να σταθεροποιεί τα βακτηριακά κύτταρα, ενισχύοντας δυνητικά τη βιωσιμότητα και τη σταθερότητά τους κατά την παραγωγή, αποθήκευση και επεξεργασία. Λόγω των πλεονεκτημάτων που εμφανίζει, η μικροενκαψούλωση προβιοτικών έχει εφαρμογή στη βιοφαρμακευτική, καθώς δίνει τη δυνατότητα ελεγχόμενης και συνεχούς παροχής βακτηριακών πληθυσμών στο έντερο. Πιο συγκεκριμένα η επίστρωση που εφαρμόζεται στους μικροοργανισμούς δρα ως ένα προστατευτικό κάλυμμα γύρω από τα βακτήρια, μην αφήνοντάς τα εκτεθειμένα σε εξωγενείς και ενδογενείς κινδύνους.
Οι τεχνολογίες μικροενκαψούλωσης διαφέρουν βάσει της διαδικασίας και του μέσου που χρησιμοποιούνται έτσι ώστε να επέλθει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, η εξώθηση είναι μια από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες ενκαψούλωσης των προβιοτικών σε υδροκολλοειδείς μήτρες. Αυτή η διαδικασία έχει εδραιωθεί, λόγω της απλότητάς της, αλλά και του χαμηλού κόστους σε συνδυασμό με την υψηλή βιομηχανική παραγωγή. Παράλληλα δεν βλάπτει τα εγκλωβισμένα προβιοτικά, λόγω των ήπιων συνθηκών.
Σε κάθε περίπτωση η επιλογή του βιοϋλικού, που χρησιμοποιείται για την κάλυψη των προβιοτικών, είναι κρίσιμη, καθώς καθορίζει την αποτελεσματικότητα. Ως βιοϋλικό ορίζεται «κάθε φυσικό υλικό ή μη, που βρίσκεται σε άμεση επαφή με ζωντανό οργανισμό προορίζεται να αλληλεπιδρά με βιολογικά συστήματα». Για την εξασφάλιση αποτελεσματικής προστασίας, είναι απαραίτητο το ίδιο το υλικό να αντέχει κατά τη διέλευση από το στομάχι και να αποσυντίθενται στο έντερο, απελευθερώνοντας τους μικροοργανισμούς ακέραιους. Ακόμα ένα σημείο υψίστης σημασίας είναι η απουσία τοξικότητας τόσο για τον μικροοργανισμό όσο και για τον άνθρωπο, καθώς το βιοϋλικό προορίζεται να έχει επαφή με το πεπτικό σύστημα του ξενιστή.
Προβιοτικά Bacteflora
Τα προβιοτικά στελέχη της σειράς Bacteflora φέρουν μια κατοχυρωμένη τεχνολογία μικροενκαψούλωσης 4 διαφορετικών στρωμάτων. Κάθε ένα από τα στρώματα αυτά παρέχει ένα προστατευτικό φράγμα ενάντια στις περιβαλλοντικές συνθήκες και τις εκάστοτε συνθήκες της γαστρεντερικής οδού. Μάλιστα, έχει αποδειχθεί ότι η τετραπλή επικάλυψη βελτιώνει τη σταθερότητα και ενισχύει την επιβίωση των στελεχών μετά από παρατεταμένη έκθεση σε αντίξοες συνθήκες που συναντώνται στην άνω γαστρεντερική οδό. Η τετραπλή τεχνολογία επίστρωσης δείχνει σημαντική αύξηση της βιωσιμότητας, προάγοντας την ενισχυμένη αντίσταση στα οξέα, την αυξημένη αντοχή έναντι χολικών αλάτων και την προστασία από την υγρασία και τον αέρα. Η καινοτόμος μέθοδος μικροενκαψούλωσης τεσσάρων στρωμάτων εξασφαλίζει αποτελεσματική προστασία των προβιοτικών για σταθερότητα και υψηλούς πληθυσμούς έως και την ημερομηνία λήξης.
Βιβλιογραφία
- Sbehat M, Mauriello G, Altamimi M. Microencapsulation of Probiotics for Food Functionalization: An Update on Literature Reviews. 2022 Sep 30;10(10):1948. doi: 10.3390/microorganisms10101948. PMID: 36296223; PMCID: PMC9610121.
- Sun W, Nguyen QD, Süli BK, Alarawi F, Szécsi A, Gupta VK, Friedrich LF, Gere A, Bujna E. Microencapsulation and Application of Probiotic Bacteria Lactiplantibacillus plantarum 299v Strain. 2023; 11(4):947. https://doi.org/10.3390/microorganisms11040947
- Kambhampati Vivek, Sabyasachi Mishra, Rama Chandra Pradhan, Meena Nagarajan, Pavitra Krishna Kumar, Singam Suranjoy Singh, Dronachari Manvi, NA Nanje Gowda, A comprehensive review on microencapsulation of probiotics: technology, carriers and current trends, Applied Food Research, Volume 3, Issue 1, 2023, 100248, ISSN 2772-5022, https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100248
