Синтез витаминов бифидобактериями

ВИТАМИНСИНТЕЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ БИФИДОБАКТЕРИЙ

Бифидобактерии для геродиетического питания

Старение населения – одна из доминирующих тенденций ХХI в. В России число пожилых людей и их доля в общей численности населения, как и во всем мире, постоянно возрастает. Так, по данным экспертов Управления статистики населения и здравоохранения Росстата РФ количество пожилых людей старше 65 лет составляет 13% от общего числа жителей (согласно классификации ООН, страна считается старой, если в ней доля жителей старше 65 лет составляет более 7%). Мужчины живут значительно меньше женщин, и среди тех, кто старше 60 лет, женщин в 2,5 раза больше [4].

Для такой значительной части населения важнейший фактор здоровой старости – это рациональное питание. Правильно организованное питание является мощным средством воздействия на процессы старения и предупреждения преждевременного развития изменений и нарушений в организме человека.

Вклад питания в развитие заболеваний сердечно-сосудистой системы, остеопороза, диабета, ожирения, некоторых форм злокачественных новообразований составляет от 30 до 50% [6].

При рациональном питании пожилых людей с учетом возрастных патологических изменений желудочно-кишечного тракта необходимо соблюдение таких принципов геродиетики, как обогащение рационов продуктами, нормализующими кишечную микрофлору; рационализация режима питания; использование пищевых продуктов, достаточно легко подвергающихся действию пищеварительных ферментов [5]. Прим.:

Геродиетические продукты питания (gerodietetic food products) [греч. geron — старик и diaita — образ жизни] — продукты питания, предназначенные для стареющего организма и способствующие задержке процессов старения. Напр., молочно-кислые продукты со специальной бактериальной культурой, мясорастительные и рыборастительные смеси и др.

Доминирующими таксономическими группами бактерий, в норме колонизирующими интестинальный тракт человека, являются бифидобактерии, лактобактерии, бактероиды и клостридии.

Бифидобактерии. Из 24 видов, составляющих согласно современной классификации род Bifidobacterium, чаще других выделяются из кишечника здоровых людей и считаются наиболее физилогическими для организма человека – B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve и B. infantis [13]. Причем виды B. longum и B. аdolescentis преобладают преимущественно у взрослых людей.

Таким образом, при любом заболевании, ассоциированном с микроэкологическими нарушениями, в том числе бактериемии различной этиологии, комплекс лечебных мероприятий должен обязательно включать восстановление нормобиоценоза с помощью пробиотиков на основе физиологической микрофлоры, прежде всего бифидобактерий и лактобацилл. Перспективным в настоящее время можно считать направление, связанное с получением продукции на молочной основе синбиотической направленности. Это продукты и БАД, сочетающие в себе про- и пребиотики. Подобное сочетание позволяет создавать новые виды лечебных, диетических, функциональных продуктов или специализированных препаратов [8-12, 14]. Бесспорно, что оптимальной основой для пробиотических продуктов являются бифидобактерии.

Целью работы является изучение витаминсинтезирующей способности бифидобактерий

Объекты и методы исследования

В целях изучения витаминсинтезирующей способности бифидобактерий в качестве объектов исследований были выбраны чистые культуры бактерий: штаммы Bifidobacterium longum ДК-100 и Bifidobacterium adolescentis DSM 283, полученные из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИ «Генетика». Культур микроорганизмов были активизированы уникальным биотехнологическим методом, разработанным в ВСГУТУ. Для культивирования пробиотических микроорганизмов применяли питательную среду на основе осветвленной творожной сыворотки с внесением ростовых компонентов. Была изучена способность к синтезу водорастворимых витаминов – В1 (тиамин), В3 (ниацин, никотиновая кислота, никотинамид, витамин PP), В5 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин) отдельных культур B. longum ДК-100, B. adolescentis DSM 283 и их сочетаний в соотношении 3:7, 4:6 соответственно. Содержание витаминов определяли методом капиллярного электрофореза [1]. Идентификацию и количественное определение анализируемых витаминов проводили с помощью установленного программного обеспечения.

Результаты и их обсуждение

У лиц пожилого (61-74 года) и старческого (75 лет и старше) возраста постепенно ухудшаются переваривающая и всасывающая способность слизистой оболочки кишечника. При атрофии ворсинок кишечника снижается активность пищеварения и всасывания компонентов пищи. Следствием этого является дефицит в организме белков, витаминов, микро- и макроэлементов. Известно, что с возрастом витамины приобретают все большее значение в качестве активаторов обмена веществ, стимуляторов защитных систем организма. Результаты исследования способности культур B. longum ДК-100, B. adolescentis DSM 283 и их сочетаний в соотношении 3:7, 4:6 к синтезу витаминов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Содержание витаминов в заквасках бифидобактерий

Как видно из представленных данных, исследуемые культуры заквасок обладают различной способностью к биосинтезу витаминов.

Уменьшение оттока желчи наряду с ослаблением выделительной функции кишечника и понижением окислительно-восстановительных процессов у пожилых людей приводит к задержке холестерина в организме и развитию атеросклероза. В России заболеваемость инсультом и смертность остаются одними из самых высоких в мире, ежегодно в стране регистрируется более 400 тыс. случаев инсульта, среди которых (70-85)% составляют ишемические инсульты. Инсульт – лидирующая причина стойкой утраты трудоспособности [3]. Резкий рост заболеваемости начинается в возрастной группе от 65 до 75 лет; с каждым следующим десятилетием заболеваемость удваивается, такая же картина прослеживается и в отношении показателей смертности.

Никотиновая кислота. Установлено благоприятное влияние никотиновой кислоты на нарушения липопротеидного обмена, наблюдающегося при атеросклерозе. Очистка кровеносных сосудов не просто уменьшает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Улучшая кровообращение по всему телу, ниацин помогает решить множество разнообразных проблем, связанных с плохим кровоснабжением, включая феномен Рейно (когда руки становятся крайне чувствительными к холоду) и перемежающуюся хромоту (болезненное состояние ног при ходьбе). Лучшее кровоснабжение мозга помогает отсрочить старческое слабоумие.

Исследованиями установлено, что при сочетании культур B. longum ДК-100, B. adolescentis DSM 283 в соотношении 4:6 установлено содержание витамина В3 (никотиновая кислота), равное 165 мг/л.

Следует обратить внимание на синтез витаминов, обладающих антисклеротическим действием: в заквасках B. adolescentis DSM 283 содержание пиридоксина составило 5,34 мг/л, пантотеновой кислоты – 294 мг/л.

Во всех вариантах заквасок обнаружено достаточно большое количество витамина В1. А как известно, если большую часть рациона питания составляет вареная пища или рафинированные мучные и зерновые продукты, что характерно для лиц пожилого возраста, то рекомендуется большее потребление именно тиамина.

Разработанные лабораторные закваски, содержащие 1·10⁹ КОЕ/см³ жизнеспособных клеток бифидобактерий, применяются для получения инокулята для производства бактериальных концентратов. Использование бактериального концентрата для изготовления кисломолочных продуктов позволит получать продукты, характеризующиеся высокими пробиотическими и потребительскими свойствами. Биопродукты будут отличаться повышенным содержанием витаминов.

Витамины – группа эссенциальных микронутриентов, участвующих в регуляции и ферментативном обеспечении большинства метаболических процессов.

В таблице 2 приведены данные из «Норм физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах…» для взрослых.

Таблица 2. Среднее потребление в России и нормируемые показатели по водорастворимым витаминам

Ниже приведена характеристика рассматриваемых витаминов группы В:

• витамин В1 (тиамин) в форме образующегося из него тиаминдифосфата входит в состав важнейших ферментов углеводного и энергетического обмена, обеспечивающих организм энергией и пластическими веществами, а также метаболизма разветвленных аминокислот. Недостаток этого витамина ведет к серьезным нарушениям со стороны нервной, пищеварительной и сердечно-сосудистой систем;

• витамин В6 (пиридоксин) в форме своих коферментов участвует в превращениях аминокислот, метаболизме триптофана, липидов и нуклеиновых кислот, участвует в поддержании иммунного ответа, участвует в процессах торможения и возбуждения в центральной нервной системе, способствует нормальному формированию эритроцитов, поддержанию нормального уровня гомоцистеина в крови. Недостаточное потребление витамина В6 сопровождается снижением аппетита, нарушением состояния кожных покровов, развитием гомоцистеинемии, анемии;

• ниацин (В3, никотиновая кислота, PP) в качестве кофермента участвует в окислительно-восстановительных реакциях энергетического метаболизма. Недостаточное потребление витамина сопровождается нарушением нормального состояния кожных покровов, желудочно-кишечного тракта и нервной системы;

• пантотеновая кислота (В5) участвует в белковом, жировом, углеводном обмене, обмене холестерина, синтезе ряда гормонов, гемоглобина, способствует всасыванию аминокислот и сахаров в кишечнике, поддерживает функцию коры надпочечников. Недостаток пантотеновой кислоты может вести к поражению кожи и слизистых.

В заключение следует отметить, что потребности в водорастворимых витаминах остаются постоянными на протяжении жизни.

Таким образом, для нормального функционирования пищеварительной системы и всего организма в целом критически важен сбалансированный и полноценный состав кишечной микрофлоры человека. Высокая витаминсинтезирующая способность бифидобактерий Bifidobacterium longum ДК-100 и Bifidobacterium adolescentis DSM 283 и их сочетаний позволит создавать биопродукты для геродиетического питания, потребление которых будет способствовать повышению качества и продлению жизни пожилых людей, сохранению работоспособности, профилактике заболеваний, создаст условия для адекватной адаптации к окружающей среде.

К разделу: Синтез витаминов пробиотическими микроорганизмами

Дополнительно см.:

• Бифидобактерии и бутират-продуцирующие бактерии

• Современный взгляд на бифидобактерии
• Омические свойства бифидобактерий: исследования и понимание их деятельности, способствующей укреплению здоровья

Дополнительно см.: Замедление старения: роль питательных веществ и микробиоты в модуляции эпигенома

I.V. Khamaganova, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof., N.A. Zambalova, Cand. Sc. Economics, Assoc. Prof., N.Yu. Potapchyk, P.G.

VITAMINS SYNTHESIZING ABILITY OF BIFIDOBACTERIUM

ВЕСТНИК ВСГУТУ / 2014 / №4

Библиография

1. ГОСТ Р 52741-2007 Премиксы. Определение содержания витаминов: В1 (тиаминхлорида), В2 (рибофлавина), В3 (пантотеновой кислоты), В5 (никотиновой кислоты и никотинамида), В6 (пиридоксина), Вc (фолиевой кислоты), С (аскорбиновой кислоты) методом капиллярного электрофореза.
2. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации: методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08.
3. Балданова Г.Б., Демешко А.Д., Халудорова В.В.и др. Эпидемиологическая характеристика инсульта в г. Улан-Удэ // Особенности формирования здорового образа жизни: факторы и условия: материалы II Междунар. практ. конф. (27 апреля 2012). – Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2012. – С. 24 26.
4. Исаев В.А., Симоненко С.В. Профилактика старения // Пищевая промышленность. – 2014. – № 4. – С. 52 55.
5. Конев Ю.В., Ефремов Л.И., Ли Е.Д. и др. Питание лиц старших возрастных групп // Клиниче- ская геронтология. – 2014. – № 1. – С. 56 60.
6. Погожева А.В., Батурин А.К., Сорокина Е.Ю. и др. Актуальные вопросы диагностики и алиментарной коррекции неинфекционных заболеваний по итогам работы центра «Здоровое питание» // Вопросы питания. – 2014. – Т. 83, № 3. – С. 32 33.
7. Грицюк М. Способ борьбы со старостью // Российская газета. – 2013. – № 6196 от 2 окт.
8. Хамагаева И.С. Метаболизм пробиотических микроорганизмов: учеб. пособие. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. – 112 с.
9. Хамагаева И.С. Научные основы биотехнологии кисломолочных продуктов для детского и диетического питания: монография. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. – 279 с. ВЕСТНИК ВСГУТУ 66
10. Хамагаева И.С. Пробиотические биологически активные добавки: учеб. пособие. – Улан- Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2014. – 120 с.
11. Хамагаева И.С. Разработка пробиотических заквасок для биотехнологической обработки животного и растительного сырья // Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока: материалы I Всерос. науч.-практ. конф. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. – С. 156 159.
12. Ханхалдаева С.Г.-Д., Тумунова С.Б., Замбалова Н.А. Исследование конкурентного потенциала пробиотического бифидосодержащего кисломолочного продукта // Вестник ВСГУТУ. – 2013. – № 2 (41). – С. 51 56.
13. Янковский Д.С., Дымент Г.С. Бифидобактерии и лактобациллы как оптимальная основа со- временных пробиотиков // Современная педиатрия. – 2006. – № 3 (12). – С. 1 10.
14. Bruhn C.M., Bruhn J.C., Cotter A. et al. Consumer attitudes toward use of probiotic cultures // J. of food science. – 2002. – Vol. 67. – N 5. – Р. 1969 1972.

Будьте здоровы!