пропионовокислые бактерии что это такое простыми словами

Эти удивительные пропионовокислые бактерии

Одной из уникальных по своим свойствам групп бактерий, все шире внедряющихся в состав современных пробиотиков, являются пропионовокислые бактерии (род Propionibacterium).

Следует сразу отметить, что пропионовокислые бактерии представляют весьма разнородную группу микроорганизмов, в которую также включены так называемые «кожные» виды, способные вызывать воспалительные заболевания кожи, в частности угревую сыпь (акне). Поэтому далее речь будет идти только о пропионовокислых бактериях классической («молочной») группы, представители которой резко отличаются от «кожных» видов и включают физиологические, исключительно полезные для организма человека бактерии (виды Propionibacterium freudenreichii, P. acidipropionici, P. thoenii, P. jensenii). Они представляют собой грамположительные, неподвижные, не образующие спор, палочковидные бактерии, для которых характерна неправильная и изменчивая форма клеток, зависящая от условий жизни.

Наиболее древняя область применения этой группы пропионовокислых бактерий – сыроделие. Именно благодаря жизнедеятельности пропионовокислых бактерий крупные сычужные сыры, например «Швейцарский», характеризуются специфичным рисунком («глазками») и особым запахом и вкусом.

Свое название пропионовокислые бактерии получили, благодаря их способности синтезировать пропионовую кислоту – важнейший метаболит, оказывающий многогранное полезное воздействие на организм человека (подавляет развитие патогенных микробов, нормализует уровень холестерина в крови, участвует в углеводном обмене, поддерживает метаболизм печени и клеток кишечника и др.).

Кроме пропионовой кислоты, эти микроорганизмы синтезируют целый ряд других жирных кислот, в частности уксусную, янтарную, муравьиную, молочную и др., выполняющих важные физиологические функции в организме человека. Продуктами метаболизма пропионовокислых бактерий является широкий спектр других ценных соединений: витаминов, аминокислот, полисахаридов, ферментов. Клетки пропионовокислых бактерий богаты витаминами группы В и аминокислотами, особенно незаменимой серосодержащей аминокислотой метионином.

Пропионовокислые бактерии синтезируют особые противомикробные соединения (пропионины), активные не только относительно болезнетворных бактерий, но также грибов и вирусов.

Огромный интерес вызывает способность пропионовокислых бактерий синтезировать противоанемический витамин В12. Это единственный витамин, который синтезируется исключительно микроорганизмами. Причем, пропионовокислые бактерии являются рекордсменами среди бактерий по синтезу этого уникального витамина с многогранными физиологическими функциями (предотвращает появление анемии, усиливает иммунитет, регулирует функции кроветворных органов, улучшает концентрацию и память, участвует в обменных процессах, позитивно влияет на репродуктивную функцию женщин и мужчин, способствует нормализации кровяного давления, стабилизации работы нервной системы, преодолению бессонницы, предотвращению депрессии и др.). Пропионовокислые бактерии синтезируют и другие витамины группы В (рибофлавин, биотин, тиамин, пиридоксин, фолиевую и никотиновую кислоту), оптимизирующие обменные процессы в организме человека.
Доказано, что пропионовокислые бактерии обладают мощными иммуномодулирующими и антиоксидантными свойствами, способны разрушать мутагены и канцерогены, защищать генетический материал клетки от воздействия ультрафиолетовых лучей, свободных радикалов и других генно-токсических соединений.

Пропионовокислые бактерии оказывают нормализующее воздействие на липидный обмен, в частности за счет регуляции уровня холестерина в крови; предупреждают развитие анемии, сердечно-сосудистой и онкологической патологии; защищают организм от бактериальных, грибковых и вирусных инфекций. Обладая огромных набором ферментов, пропионовокислые бактерии активно участвуют в пищеварительной функции, оптимизируя процесс переваривания и усвоения пищи.

Многочисленные полезные свойства пропионовокислых бактерий и полное отсутствие у них токсичности свидетельствует о большой перспективности широкого использования этих бактерий в составе средств пробиотической терапии. Однако пробиотическая ценность этих микроорганизмов, по сравнению с бифидобактериями и лактобациллами, длительное время незаслуженно недооценивалась.
Вместе с тем, свойства отдельных штаммов пропионовокислых бактерий настолько разносторонни и привлекательны, что они заслуживают широкого применения в составе средств оздоровительного действия. По мнению ученых, пропионовокислые бактерии относятся к наиполезнейшим из бактерий.

Одними из первых пробиотиков, в которых удалось рационально использовать оздоровительные потенции пропионовокислых бактерий, явились мультипробиотики группы «Симбитер». В составе этих средств бактериальной терапии пропионовокислые бактерии не только максимально полно реализуют свои полезные функции, но также играют роль мощнейших стимуляторов всех остальных компонентов симбиотических консорциумов, особенно бифидобактерий. Это является одной из причин многогранного оздоровительного потенциала мультипробиотиков, убедительно доказанного клиникой.

Мультипробиотики, содержащие высокую концентрацию клеток пропионовокислых бактерий и их ценных метаболитов, полезны для всех категорий населения, особенно для часто болеющих детей и подростков, беременных и кормящих матерей, людей пожилого возраста, лиц с метаболическими нарушениями и сердечно-сосудистыми заболеваниями, детей и взрослых со сниженным иммунитетом, в том числе предрасположенных к развитию онкологической патологии.

Источник

Propionibacterium (пропионовокислые бактерии или пропионибактерии)

Пропионовокислые бактерии или пропионибактерии (лат. Propionibacterium) — род грамположительных факультативных анаэробных неподвижных бактерий, синтезирующих в процессе метаболизма пропионовую кислоту. Propionibacterium обычно имеют вид острых палочек размером 0,5-0,8 на 1,0-1,5 мкм. Реже, в зависимости от условий и цикла развития — кокковидной, изогнутой или булавовидной. Propionibacterium размножаются делением на две клетки и не образуют спор.

Пропионовокислые бактерии являются возбудителями пропионовокислого брожения, при котором углеводы ферментируются с образованием главных продуктов брожения — пропионовой кислоты и её солей — пропионатов. Пропионовокислое брожение аналогично молочнокислому брожению, когда молочнокислые бактерии (лактобактерии, стрептококки и другие представители порядка Lactobacillales) превращают (сбраживают) лактозу, глюкозу и другие углеводы в молочную кислоту. Кроме пропионовой кислоты, пропионовокислые бактерии продуцируют уксусную кислоту, углекислый газ и др.

Propionibacterium не обитают в почве и водоёмах, они встречаются в желудочно-кишечном тракте жвачных животных, часто обнаруживаются в молочных продуктах. Процесс сбраживания молока пропионибактериями довольно медленный — 5–7 дней.

Большинство пропионибактерий не может развиваются при значениях кислотности среды менее 5,0–4,5 рН. Propionibacterium переносят лишь низкое парциональное давление кислорода. Оптимальная температура их развития 30–35°С, при температуре 60–70°С они погибают. Propionibacterium кроме сахаров и молочной кислоты, способны сбраживать пировиноградную кислоту, глицерин и другие вещества. Они разлагают аминокислоты, при этом выделяются жирные кислоты.

Ряд видов Propionibacterium способны продуцировать витамин B₁₂. Это качество пропионибактерий используются при производстве витаминов.

Пропионовокислые бактерии в пробиотиках и пищевой промышленности

Всемирная гастроэнтерологическая организация отмечает, что имеются доказательства, что пробиотик на основе четырёх штаммов: Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii, Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus rhamnosus LC705 и Bifidobacterium breve Bb99 уменьшает некоторые симптомы при синдроме раздраженного кишечника (WGO. Пробиотики и пребиотики).

Штамм КМ-186 Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii входят в состав отечественных БАДов «Йодпропионикс» и «Селенпропионикс».

Штаммы пропионовокислых бактерий вида Propionibacterium freudenreichii широко применяют в пищевой промышленности для ферментации молочных продуктов. Сыр Эмменталь и другие сорта швейцарских сыров ферментируются из молока в две стадии: на первой — лактоза и другие углеводы молока сбраживаются с помощью молочнокислых бактерий в молочную кислоту, на второй — молочнокислая кислота с помощью пропионовокислых бактерий превращаются в пропионовую кислоту и углекислый газ (формирующий «дырки» в швейцарском сыре).

Кроме того, в производстве сыров используют виды Propionibacterium acidipropionici*, Propionibacterium jensenii*, Propionibacterium thoenii*.

Пропионовокислые бактерии в организме человека

Некоторые виды Propionibacterium обитают на коже человека и других животных, в основном в и вокруг потовых желез, сальных желез и на других участках кожи, являясь одними из наиболее часто встречающихся микроорганизмов на коже человека. Пропионибактерии являются преобладающим родом бактерий на так называемых «масляных» участках кожи (в отличие от «сухих» и «влажных»): складках у крыла носа, внешнем слуховом канале, рукоятке грудины, позади ушной складке, а также на спине.

Могут ли пропионовокислые бактерии вызывать болезни человека?

У большинства людей пропионовокислые бактерии обычно не вызывают никаких проблем со здоровьем. Заболевания человека вызывают лишь некоторые из видов пропионовокислых бактерий, живущих на коже человека.

Вид Propionibacterium acnes* является одним наиболее часто встречающимся возбудителем инфекционной формы акне (в быту называемой угри) — заболевания сальных желёз. Кроме того, Propionibacterium acnes может вызывать блефарит (воспаления век), эндофтальмит (гнойное воспаление внутренних оболочек глазного яблока), и другие заболевания глаза, в частности, являющиеся осложнениями после офтальмологических операций.

Propionibacterium propionicum* может вызывать актиномикоз (редко).

Пропионибактерии, применяемые в пищевой промышленности и пробиотиках и обитающие в кишечнике человека, в отличие от некоторых из живущих на коже видов, не вызывают заболеваний.

Антибиотики, активные в отношении пропионовокислых бактерий

Пропионовокислые бактерии в систематике видов

По современной классификации род Propionibacterium входит в семейство Propionibacteriaceae, порядок Propionibacteriales, класс Actinobacteria, тип Actinobacteria, Terrabacteria group, царство Бактерии.

В род пропионовокислых бактерий входят виды: Propionibacterium acidifaciens, Propionibacterium australiense, Propionibacterium cyclohexanicum, Propionibacterium freudenreichii.

Бактерии из рода Arachnia также относились к анаэробным микроорганизмам, они продуцировали в качестве основной пропионовую кислоту, а дополнительной — уксусную (Ардатская М. Д., Минушкин О. Н.).

Источник

Пропионовые бактерии

Сегодня мы остановимся на пропионовых бактериях, присутствующих в сырах, типа швейцарских, эти бактерии выделят очень много газа, засчет чего и образуются такие большие и блестящие глазки, ровной, округлой формы.

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ — НАИПОЛЕЗНЕЙШИЕ ИЗ АНАЭРОБОВ

Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода
Пропионовокислые бактерии можно назвать живыми ископаемыми: они появились не менее трех миллиардов лет назад, когда на Земле только еще зарождалась жизнь. В те времена температура поверхности планеты была гораздо выше, чем сейчас; иным был и состав атмосферы: много метана, аммиака, углекислоты, водорода, сероводорода, водяных паров, полное отсутствие кислорода. Такие условия и определили свойства современных пропионовокислых бактерий (Propionibacterium) – термоустойчивость, анаэробность, спокойное отношение к сероводороду, для большинства живых существ ядовитому. 🛂Пропионовокислые бактерии были впервые описаны в конце 19-го века Фройденрайхом (E. Von Freudenreich) и Орла-Енсеном (Sigurd Orla-Jensen) во время изучения пропионовокислого брожения в сыре Эмменталь. Сыры, молоко и молочные продукты стали основными источниками выделения чистых культур пропионовых бактерий. Главное место обитания классических (молочных) пропионовокислых бактерий – твердые сычужные сыры и более 60% штаммов, выделенных из «Эмментальского» сыра, относится к Propionibacterium freudenreichii и Propionibacterium shermanii.
Пропионовокислые бактерии (лат. Propionibacterium, англ. Propionic acid bacteria) — род грамположительных факультативных анаэробных неподвижных бактерий. Образуют колонии жёлтого, оранжевого или красного цвета, растут как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Непатогенны, обитают в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (не в молоке), являются представителями резидентной микрофлоры кишечника человека. Пропионовокислые бактерии — возбудители пропионовокислого брожения, сбраживают глюкозу, лактозу и др. углеводы, а также некоторые спирты с образованием пропионовой и уксусной кислот и CO2. Закваски, содержащие пропионовокислые бактерии, издавна употребляли в сыроделии: рисунок («глазки»), а также вкус и аромат швейцарского сыра в значительной мере связаны с пропионовокислым брожением. Пропионовокислые бактерии применяют для микробиологического синтеза витамина B12.
Пробиотики являются предметом интенсивных исследований, в которых ориентируются в основном на бифидобактерии и молочнокислые бактерии. Однако, есть свидетельства того, что молочные пропионовокислые бактерии (ПКБ) обладают просто уникальными и зачастую более значимыми пробиотическими свойствами, и чьи потенциальные ресурсы недооценены до сих пор. Пропионовокислые бактерии относятся к наиполезнейшим из анаэробов. Видимо поэтому на Международном симпозиуме в Рэнне (Франция, 1995 г.) большое внимание уделялось вопросам создания пробиотиков с включением в них пропионовых бактерий, созданию и изучению условий, усиливающих биологическую активность ПКБ в сырах и некоторых сортах хлеба.

Источник

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ

См. дополнительные обзоры:

Пропионовокислые бактерии можно назвать живыми ископаемыми: они появились не менее трех миллиардов лет назад, когда на Земле только еще зарождалась жизнь. В те времена температура поверхности планеты была гораздо выше, чем сейчас; иным был и состав атмосферы: много метана, аммиака, углекислоты, водорода, сероводорода, водяных паров, полное отсутствие кислорода. Такие условия и определили свойства современных пропионовокислых бактерий (Propionibacterium) – термоустойчивость, анаэробность, спокойное отношение к сероводороду, для большинства живых существ ядовитому.

Таблица 1. Молочные и кожные виды пропионовокислых бактерий

МОЛОЧНЫЕ ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ КАК ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ПРОБИОТИКИ

Устойчивость молочных пропионовокислых бактерий к технологическим стрессам должно привести их к дальнейшему использованию в различных ферментированных пробиотических продуктах. Следует отметить, что некоторые из пробиотических свойств молочных propionibacteria, описанные в литературе, отличаются от тех, которые характерны для бифидобактерий и молочнокислых бактерий. Тем не менее, до сих пор в рандомизированных, плацебо-контролируемых, двойных слепых клинических испытаниях на людях, добавки с молочными propionibacteria применяют вместе с пробиотическими бактериями из других родов. Клинические исследования с употреблением только молочных propionibacteria весьма немногочисленны, и в опрос о том, оказывает ли тот или иной штамм P. freudenreichii непосредственное положительное воздействие на организм человека при поступлении в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) был до сих пор обойден вниманием (прим.: речь идет о штаммоспецифичности бактерий). Однако, последние исследования пробиотически значимых свойств ПКБ позволяют более чем обоснованно применять большинство изученных штаммов классических (молочных) пропионовокислых бактерий в здравоохранительной практике.

Особенности классических (молочных) пропионовокислых бактерий

Предотвращение риска раковых заболеваний и детоксицирующие свойства

Кроме того, эти бактерии могут быть использованы в качестве детоксицирующей добавки к пище, загрязненной высоким уровнем такого рода канцерогенными соединениями, которые очень трудно удалить из продуктов. Воробьева и соавт. 2 показали выраженные антимутагенные свойства классических молочных пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii по предотвращению мутаций, вызванных самыми различными мутагенными агентами. Положительное действие здесь также достигается и за счет синтеза P. freudenreichii (P. shermanii) соединений с полезными физиологическими и антиканцерогенными свойствами через изомеризацию линолевой кислоты (трансформирование в конъюгированную форму):

Конъюгированная линолевая кислота ( КЛК ) – ненасыщенная С18 жирная кислота, образуемая в организме животного как незаменимая. Она представляет собой смесь изомеров. Участвует в липидном обмене, имеет существенное значение для свертываемости крови и структуризации цитоплазматической мембраны. Проявляет ряд полезных для здоровья человека действий: антиканцерогенное, антиатерогенное, антидиабетическое, антиоксидантное, модулирует иммунную систему и регулирует жировой статус. Штаммы P. freudenreichii способны превращать (трансформировать) изомеры линолевой кислоты в конъюгированные формы с высокой эффективностью (50-90%). Это происходит вне клеток, т.е. во внешней среде. Способность обогащать ЖКТ человека изомерами КЛК можно считать пробиотическим свойством.

Таким образом, важным аспектом применения молочных пропионовокислых бактерий P. freudenreichii ssp. является снижение риска и подавление развития опухолей в тканях человека.

Иммуномодулирующий эффект классических пропионовокислых бактерий

Экспериментальные и клинические испытания препаратов на основе ПКБ показали иммуномодулирующую, антивирусную активность в медицинских исследованиях, что связывают с активацией моноцитмакрофаговой системы, индукцией синтеза интерферона и активацией киллерных клеток [1].

Отдельно отметим, что экзополисахариды (ЭПС), синтезируемые propionibacteria выступают в роли факторов, способствующих адгезии полезных микроорганизмов на стенках кишечника, чем обеспечивают максимальную эффективность пробиотического воздествия на организм хозяина, а также обеспечивают колонизационную резистентность, которая представляет собой совокупность факторов местного иммунитета и антагонистических свойств нормальной микрофлоры организма, предотвращающих колонизацию слизистых оболочек патогенными микроорганизмами.

Стимуляция роста бифидобактерий

Стоит особо отметить бифидогенный эффект пропионовокислых бактерий, т.к. основным преимуществом молочной propionibacteria в модуляции кишечной микробиоты является их способность стимулировать рост бифидобактерий [3,14-17], которые являются доминирующей микрофлорой ЖКТ человека, и чьи пробиотические свойства не вызывают сомнений и подтверждены многочисленными исследованиями.

Было показано, что пропионовокислые бактерии (ПКБ) выводят из организма и генерируют определенные метаболиты, способствуя тем самым росту различных штаммов бифидобактерий. Молочные пропионовокислые бактерии являются продуцентами особых ростовых бифидогенных стимуляторов (РБС) или англ. bifidogenic growth stimulator ( BGS ).

Ранее французские ученые Руссель Эдмон Даниель, Легран Шарль Габриель (Laboratoires Standa, 1996 ) при разработке диетической композиции для улучшения биологического равновесия флоры кишечного тракта установили, что пероральное введение пропионовокислых бактерий благоприятствует развитию флоры бифидобактерий; этот эффект быстрый, наблюдаемый с первой недели, и устойчивый, по крайней мере, в течение недели после прекращения введения пропионовокислых бактерий. Подтверждено, что эти промоторные эффекты возникают отчасти вследствие влияния пропионата. Однако оказывается, что пропионат не является единственным ответственным за эти эффекты. Пропионовая кислота также оказывает стимулирующее влияние на метаболическую активность бифидобактерий, в частности В. longum. В заключение отмечается, что промоторный эффект пропионовокислых бактерий в отношении роста бифидобактерий не связан ни с их внутриклеточным содержимым, ни со стенками. Ответственные соединения локализованы главным образом во внеклеточной среде. Пропионат соответствует одному из этих соединений.

Лечение воспалительных заболеваний кишечника

В настоящее время считается, что воспалительные заболевания кишечника реализуются при взаимодействии 3 основных факторов:

Дополнительно см.:

Также, в настоящее время считается, что гомеостаз слизистой оболочки толстой кишки зависит от равновесия между «полезными» и «вредными» бактериями. К защитным или «полезным» относят Lactobacillus sp., Bifidobacterium sp., непатогенные штаммы Escherichia coli, Saccharomyces boulardii, Bacteroides fragilis, Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia spp. и др. К «вредным» Bacteroides vulgatus, Bacteroides thetaiotamicron, Enterococcus faecalis, адгезивные-инвазивные штаммы E. Coli, Klebsiella pneumoniae, Bifidobacterium animalis, Fusobacterium varium, все виды кишечной Helicobacter, сегментированные филаментозные бактерии, Ruminococcus gnavus, Proteus mirabilis и т. д. В отношении каждого из указанных видов показана их повреждающая или протективная активность на модели грызунов или при ВЗК человека. (см. Sartor RB. Key questions to guide a better understanding of hostcommensal microbiota interactions in intestinal infl ammation. // Mucosal Immunol. 2011 Mar; 4 (2):127–32.). В итоге имеем:

Показано, что указанная питательная среда с пропионовокислыми бактериями P. freudenreichii, стимулирует рост собственных бифидобактерий в кишечнике человека, а не рост других микроорганизмов. У здоровых добровольцев, при приеме внутрь молочной сыворотки, содержащей культуру P. freudenreichii, значительно возрастало население бифидобактерий по отношению к общему количеству фекальных бактерий. В TNBS-индуцированной модели колита у крыс, молочная сыворотка (с культурой P. freudenreichii) значительно ускоряла ход излечения колита (дозозависимым образом), во многом благодаря синтезу пропионовой кислоты (воздействию пропионата натрия).

Модуляция активности кишечных ферментов

Профилактика ферментативной недостаточности

1. Повышение уровня β-галактозидазы

Пропионовокислые бактерии являются эффективными в лечении непереносимости лактозы за счет повышения β-галактозидазной активности в кишечнике, т.е. синтеза фермента β-галактозидазы [3, 19]. Так, известно отсутствие толерантности к лактозе (не усваивается) у многих людей, особенно старшего возраста, что не позволяет им потреблять натуральное молоко. Но пропионовокислые бактерии: Propionibacterium acidipropionici и Propionibacterium freudenreichii, обладающие высокой активностью β-галактозидазы при ±37 0 С, способствуют усвоению молока.

2. Профилактика белковой и жировой диспепсии

Ферментативный гидролиз оставшихся в кишечнике белков и липидов

Данная способность ПКБ, наряду с их позитивным влиянием на процессы кишечного всасывания в тонком кишечнике, очень полезна при профилактики и комплексном лечении гнилостной (белковой) или жировой диспепсии. Патология возникает из-за нарушений в питании, но часто проявляется по причине недостаточного количества пищеварительных ферментов в организме.

В результате при гнилостной диспепсии, например, в процессе гниения белков в толстом кишечнике образуются токсические вещества, которые всасываясь в кровь вызывают интоксикацию организма. А к примеру, при жировой диспепсии (по причине дефицита панкреатической липазы и (или) секреции желчи), происходят боли в животе, усиливаясь при приеме пищи, а также развивается метеоризм и обнаруживаются остатки пищи в кале.

С трессоустойчивость пропионовокислых бактерий

Устойчивость пропионовокислых бактерий к агрессивным средам. Например, отмечено, что исследованные штаммы пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp freudereichii АС-2500, P. cyclohexanicum Kusano АС-2259, P. freudenreichii subsp. shemanii AC–2503, P. cyclohexa-nicum Kusano АС-2260, P. freudenreichii subsp. shermanii – КМ 186. проявили устойчивость к высокой концентрации желчи (40%), NaCl (6%) и развивались в среде с низким рН (4,5), сохраняли жизнеспособность при pH (2,0), что указывает на высокую выживаемость данных культур в неблагоприятных условиях ЖКТ человека. Здесь важдную роль играют т.н. белки кислотного шока.

Дополнение: Кислая среда желудка и наличие желчи в тонкой кишке представляют собой два биологических барьера, которые пробиотики должны выдержать, чтобы оказать свое полезное действие; считается, что для оценки возможности практического использования полезных свойств конкретного пробиотического микроорганизма необходимо изучить выживание данного штамма при рН 2,5 и 0,3% желчных солей, чтобы смоделировать контакт микроорганизма с желудочным соком и желчью [67,68].

Рис. 1. Потеря жизнеспособности пропионибактерий в подкисленном cMRS-бульоне (рН 2,5) через 3 и 24 часа. Средние значения ± стандартное отклонение. Значения с разными буквами значительно различаются (односторонний анализ ANOVA и тест Дункана) (P

Такое моделирование было произведено [69]. На рис. 1 показана потеря жизнеспособности пропионибактерий при рН 2,5 через 3 и 24 ч (это представляло собой время прохождения через желудок и длительный кислотный стресс соответственно). Через 3 часа штаммы не показали какой-либо потери жизнеспособности (V.L.), что подтверждает их значительную устойчивость к кислотным условиям. Через 24 ч P. freudenreichii subsp. shermanii, P. jensenii, P. thoenii показали снижение жизнеспособности на 30%. Важное примечание: Неполная выживаемость ПКБ (как в ЖКТ, так и в ферментируемом молоке, при автолизе), как ни парадоксально, имеет свои преимущества, т.к. это связано с кишечным всасыванием полезных эндометаболитов ПКБ (в тонком кишечнике транзит пищи занимает около 7-8 часов).

Устойчивость к антибиотикам. Пропионовые бактерии устойчивы* к пенициллину, хлортетра-циклину, хлормицетину, стрептомицину, эритромицину, грамицидину С и полимиксину, поэтому возможно совместное применение указанных антибиотиков и пропионовых бактерий при лечении некоторых заболеваний как людей, так и животных.

Таким образом, уникальные полезные свойства пропионовых бактерий и полное отсутствие у них токсичности позволило рекомендовать их в качестве лечебно-профилактических препаратов для защиты и восстановления микрофлоры (в т.ч. для снижения генотоксического воздействия на организм) во время и после проведения антибактериальной терапии (а также лучевой, гормональной и химиотерапии).

Полифосфаты, гликоген и трегалоза

Трегалоза – специфический нередуцирующий дисахарид, который служит запасным источником углерода и энергии, а также осмопротектором (compatible solute) и антистрессовым фактором клеток ПКБ. В клетках P. freudenreichii синтез трегалозы осуществляется двумя альтернативными путями: из глюкозы и пирувата или из мальтозы. Синтез и аккумуляция трегалозы усиливаются в стационарной фазе и при окислительном, кислотном и осмотическом стрессах.

Полифосфаты, гликоген и трегалоза способствуют, с одной стороны, выживанию клеток ПКБ в условиях агрессивной среды ЖКТ, а с другой, поступают в ЖКТ в результате автолиза этих клеток [58].

Реактивирующие факторы

Бактериальная адаптация и промышленное производство P. freudenreichii в сухой форме методом распылительной сушки.

Все что мы здесь рассматриваем можно назвать бактериальной адаптацией. БА является хорошо известным защитным механизмом и может использоваться для улучшения устойчивости бактерий к технологическим стрессам. Тем не менее, выбор типа бактериальной адаптации должен учитывать производственные ограничения. В заключение данного подраздела предлагаем ознакомиться с материлами одного исследования, где для получения сухой формы P. freudenreichii методом распылительной сушки исследователи объединили (I) модуляцию состава ростовой среды, (II) тепловую адаптацию и (III) осмоадаптацию, чтобы повысить толерантность P. freudenreichii к технологическим нагрузкам, включая термические и окислительные ограничения. Результаты весьма впечатляют. См.: Адаптация ПКБ к распылительной сушке .

Снижение уровня холестерина

Следует отметить, что синтезируемые ПКБ пропионовая кислота и ее производные влияют на синтез холестерина. В частности отмечено, что образующийся в толстом кишечнике при анаэробной ферментации углеводов и жиров пропионат способен снижать уровень холестерина в сыворотке крови за счет ингибирования синтеза этого стерола гепатоцитами. Помимо печени важным источником эндогенного холестерина являются клетки ворсинок кишечника. Бактерии, присутствующие в пищеварительном тракте, оказывают существенное влияние на скорость обновления кишечного эпителия, и, следовательно, также регулируют образование эндогенного холестерина. Содержание холестерина в сыворотке крови зависит от выраженности его абсорбции из кишечника.

Было установлено, что пропионовокислые бактерии трансформируют и разрушают животный холестерин в процессе наращивания биомассы. Холестерин входит в состав мембран не только животных клеток, но и микроорганизмов. ПКБ, проявляя протеолитическую и липолитическую активность, способны модифицировать синтез регуляторных соединений и деградировать холестерин в процессе культивирования. Полученные результаты открывают широкие перспективы для создания продуктов функционального питания для профилактики и лечения атеросклероза [32].

Пропионовокислые бактерии в профилактике ожирения и диабета

Молочные пропионовокислые бактерии предотвращают остеопороз

Антимикробные свойства пропионовокислых бактерий

Пропионовокислые бактерии выделяют бактериоцины [20], анти-грибковые соединения [21] и противовирусные вещества [22, 23, 24, 25-28] и поэтому используются в т.ч. в качестве пищевых консервантов.

Установлено положительное влияние классической молочной propionibacteria на кишечную микрофлору (снижение патогенных микроорганизмов и стимулирование полезных) за счет синтеза короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), экзополисахаридов (ЭПС) и веществ с антибиотической активностью (бактерицидного и бактериостатического действия).

Синтезируемые ПКБ уксусная и пропионовая кислоты (ацетат и пропионат) в отношении патогенных микроорганизмов (клебсиелл, протеев, псевдоманад, грамотрицательных энтеробактерий и др.) обладают выраженным антимикробным эффектом, и создают благоприятную pH-среду для развития дружественной симбионтной микрофлоры.

ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ ОТРАСЛИ. ПЕРСПЕКТИВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Пропионовокислые бактерии в промышленности.

Пропионовокислые бактерии в пищевой отрасли.

В процессе своего метаболизма пропионовокислые бактерии продуцируют такие важные для человека вещества, как витамин В12 и фолиевую кислоту, аминокислоты, ферменты, короткоцепочечные жирные кислоты, значительно улучшают кишечное всасывание кальция и железа. Одним из основных продуктов жизнедеятельности ПКБ является пропионовая кислота, которая наряду с пропионатами и пропиоцинами способна подавлять рост патогенных микроорганизмов.

Закваски пропионовокислых бактерий нашли свое применение при производстве кисломолочных биопродуктов, которые рекомендованы к употреблению для всех категорий населения, особенно детям, подросткам, людям со сниженным иммунитетом, с высоким риском развития раковых опухолей. Эти кисломолочные биопродукты поддерживают иммунитет во время тяжёлых заболеваний, после приёма антибиотиков или химиотерапии, в период эпидемий, побеждают хроническую усталость и предотвращают развитие кишечных инфекций. Разработанная технология применения заквасок ПКБ в молочной промышленности позволила получить кисломолочные биопродукты с высокими потребительскими свойствами без использования консервантов, загустителей и стабилизаторов.

В домашних условиях уникальную кисломолочную продукцию изготавливают на домашней закваске пропионовокислых бактерий «Пропионикс», либо на других бактериальных концетратах на основе ПКБ, которыми являются жидкие пробиотики, чье описание представлено в соответствующих разделах данного сайта. Ферментация молока производится без добавления (!) молочнокислых бактерий, за счет чего гарантируется самое наивысшее качество готового пробиотического продукта с полифункциональными свойствами.

Пропионовокислые бактерии представляют собой естественную микробиоту, спонтанно обитаемую в твердых сырах. В настоящее время они применяются в сыроделии в качестве стартовых культур в технологиях управляемого созревания высококачественных сыров. Именно ПКБ обусловливают вкус и аромат готового сыра, обогащая его при этом целым спектром биологически активных веществ. Это подтверждают данные хроматографического анализа. Помимо этого, ПКБ за счет своих бактерицидных свойств выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка – казеина.

Следует отметить, что квасной напиток, произведенный по технологии с использованием пропионовокислых бактерий, обладает более высокими потребительскими свойствами, как за счет продуцирования ПКБ полезных веществ, так и за счет устранения специфического привкуса сыворотки, увеличения сроков хранения продукта, а также сокращения процесса брожения квасного сусла.

При производстве улучшенного кваса использовались: концентрат пропионовокислых бактерий штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii AC-2503 или концентрат пропионовокислых бактерий, штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. freudenreichii AC-2500 или концентрат пропионовых бактерий, штамм Р. Shermanii freudenreichii subsp. Shermanii.

Цикл исследовательских работ с использованием пропионовокислых бактерий проведен и с мясными продуктами [34]. Выявлена высокая биохимическая активность пропионовокислых бакте­рий в мясном субстрате, позволяющая ускорить биотехнологические процессы при посоле и созревании мяса. Предложены рациональные параметры технологического процесса производства вареных, варено-копченых, сырокопченых колбас и натуральных мясных консервов из парного мяса с использованием концентратов пропионовокислых бактерий в роли стартовых культур, а также с использованием культуральной жидкости ПКБ.

Например, как известно, наиболее качественные и полезные консервы получаются на основе парного мяса. Однако в связи с таким явлением, как бомбаж при стерилизации, его запрещено использовать для изготовления консервов. Результаты, полученные при применении биотехнологического метода обработки такого мяса с использованием ПКБ, позволили решить данную проблему, при этом добившись более высокого качества консервов и их вкусоароматических свойств.

СИНТЕЗ ВИТАМИНОВ, АМИНОКИСЛОТ И ИНЫХ ПРАКТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРОПИОНОВЫМИ БАКТЕРИЯМИ

Коротко о витамине В12

Последние исследования врачей и микробиологов подтвердили, что наиболее эффективно использование витаминов в коферментной (связанной с белком микробной клетки) легкоусвояемой форме. Так как лидерами в таком биосинтезе витамина В12 являются пропионовокислые бактерии, то прием пробиотиков и ферментированных продуктов, содержащих данные микроорганизмы, может эффективно устранять витамин-В12-дефицитные состояния.

Здоровые люди получают витамин В12 с пищей (печень, мясо). В зеленой части растений не обнаружен витамин В12, поэтому его нет в хлебе, пшеничной муке, рисе, фруктах, овощах. Водоросли и др. планктонсодержат значительные количества кобаламинов (Schneider, 1987). Люди не утилизируют корриноиды, образованные микроорганизмами кишечника. Различные причины (негенетические) дефицита витамина в организме перечислены в таблице 1, из которой видно, что их достаточно много и устранению способствует введение витамина В12 перорально или внутримышечно.

Таблица 1. Причины возникновения дефицита витамина В12 у людей (Stroinski, 1987)

Описан ряд заболеваний, являющихся в конечном счете следствием отсутствия или дефицита в организме человека витамина В12 и среди них мегалобластическая анемия, которая проявляется в изменении морфологии крови, нарушении функций крови и клеток костного мозга. Терапевтический витамин В12 используют в микрограммовых количествах при лечении пернициозной анемии, при питательном дефиците и периферических невритах и невралгиях. Поскольку витамин не токсичен, он широко используется во многих типах неизлечиваемых хронических недугах, как артриты и псориазы. Его также используют как средство, снимающее утомление, другие недомогания и боли.

Если бы пропионовокислые бактерии использовались только для получения витамина В12, их можно было бы уже отнести к наиполезнейшим микроорганизмам, но их применение шире (Воробьева Л. И., 1995 г.)

Применение пропионовокислых бактерий для образования пропионовой кислоты и/или пропионатов в ободочной кишке

В течение нескольких лет диетологи рекомендуют своим пациентам питание, богатое волокнами, что, по их мнению, может оказывать благотворное физиологическое и метаболическое воздействие на состояние здоровья. Известно, что пищевые волокна устойчивы к расщеплению ферментами в тонком кишечнике, их расщепление и усвоение происходит только на уровне ободочной кишки, т.е. на конечном участке кишечника. Упомянутое выше благотворное воздействие может, таким образом, оказываться лишь при том условии, что упомянутые расщепление и усвоение будут максимально полными на данном предпоследнем участке (т.е. на участке ободочной кишки).

Среди различных микроорганизмов, которые могли бы использоваться в целях стимуляции синтеза пропионовой кислоты и/или пропионата, молочнокислые бактерии мало удовлетворяют данным требованиям, так как из-за присущих им свойств они в основном вызывают образование молочной кислоты и лишь очень незначительное количество уксусной кислоты, при этом не образуется пропионовой и масляной кислоты.

Вместе с тем пропионовокислые бактерии обладают способностью образовывать в большом количестве пропионовую кислоту и уксусную кислоту, то есть обе жирные кислоты с короткой цепочкой, необходимые для питания тканей, в процентном отношении, например, 2/3 пропионовой кислоты и 1/3 уксусной кислоты. Упомянутые выше бактерии присутствуют в человеческой пище на протяжении веков, в частности, в твердых сортах сыра; более того, они лучше, чем молочнокислые бактерии, подходят для условий ободочной кишки, в условиях полной анаэробности; кроме того, эти бактерии более устойчивы к технологическому воздействию, чем молочнокислые бактерии и бифидобактерии.

Принимаемые перорально пропионовокислые бактерии могут играть двойную роль, а именно технологическую на первом этапе, участвуя в ферментативном расщеплении пищи, и функциональную на втором этапе, так как после употребления вовнутрь они попадают в ободочную кишку, где играют указанную выше пробиотную роль, в частности оптимизируют синтез пропионовой кислоты и усвоение минералов, в частности, кальция, железа, цинка, и магния на уровне ободочной кишки. Прим.: в части, касающейся синтеза пропионовой кислоты, которая влияет на увеличение секреции лептина (т.н. «гормона насыщения»), ПКБ могут рассматриваться как безопасное средство для снижения риска набора лишнего веса (ожирения). Подробнее см. по кнопке-ссылке:

Имеются также сведения о важной роли пропионовой кислоты в сохранении здоровья костной системы. ПКБ к тому же принадлежат к штаммам, способным хорошо удерживаться на колоноцитах и обладают противогрибковыми свойствами на уровне ободочной кишки и, в частности, способны замедлить развитие патогенных грибков типа candida.

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Антиокислительные свойства P. freudenreichii

Следовательно, молекулярный кислород клетками ПКБ поглощается и нейтрализуется. Но обладают ли культуры ПКБ антиоксидантной активностью в целом, что существенно для их пробиотических и защитных эффектов? Важно, чтобы культура ПКБ (клетки или культуральная жидкость с выделенными ими веществами) снижала окислительный потенциал или концентрацию активного кислорода в среде.

Активные формы кислорода (АФК) в умеренных концентрациях в живом организме выступают в роли медиаторов процессов передачи клеточного сигнала. Но при повышенном содержании они оказывают повреждающее действие на биополимеры (белки, ДНК, липиды мембран). В ходе эволюции в организме человека возникла защитная антиоксидантная система, которая базируется на комплексе ферментов: оксидазы, супероксиддисмутазы, каталазы, а также витаминов А, С. Е и некоторых коферментов. Разнообразие этих соединений обусловлено различиями в механизме их окисления-восстановления.

Важно отметить, что для эффективного поддержания оптимальной концентрации АФК в организме человека, особенно при оксидативном стрессе (для защиты его естественной иммунной системы), целесообразно использовать внешние антиоксиданты. Среди источников экзогенных антиоксидантов могут быть и культуры пропионовокислых бактерий, общую антиоксидантную активность которых ранее не исследовали.

Следовательно, исследованные штаммы пропионовокислых бактерий вида P. freudenreichii могут рассматриваться в качестве эффективно действующих биоантиоксидантов. Это имеет научное и практическое значение, поскольку расширяет возможности использования ПКБ, например, для обогащения биологически активными веществами пищевых продуктов, в частности, при создании функциональных продуктов питания, где ПКБ действуют как пробиотики. Требуется дальнейшее изучение обнаруженных эффектов [58].

Наличие антиоксидантной активности пропионовокислых бактерий позволяет расширить спектр применения данных микроорганизмов в здравоохранении и для обогащения ими физиологически функциональных продуктов питания. Также антиоксидантные свойства ПКБ нашли свое применение в косметологии и эстетической медицине:

(Прим.: антиоксидантные свойства ПКБ напрямую связаны с таким понятием как «антимутагенность»)

АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ МОЛОЧНЫХ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

В настоящее время природные защитные механизмы не всегда справляются с резким ростом мутационного воздействия, поэтому поиск и наличие антимутагенов должны рассматриваться как элементы компенсационного подхода к защите генофонда. Таким образом, возможность снижения количества мутагенов с помощью бактерий, в первую очередь, населяющих желудочно-кишечный тракт, как антимутагенный фактор имеет большое значение в улучшении здоровья человека [3].

Пропионовые бактерии, как и все живые существа, в первую очередь бактерии, постоянно и длительно подвергаются воздействию внешних и внутренних мутагенов. К обычным внешним естественным источникам мутагенов относятся радиация, газ радон, космические лучи, К40 и другие радионуклиды (ядра нестабильных изотопов, самопроизвольно распадающихся в земной коре). Поскольку в естественных условиях микроорганизмы (а также растения и животные) постоянно подвергаются действию мутагенов, у них сформировались эндогенный и экзогенный защитные механизмы: у всех живых существ образуются молекулы, способные к осуществлению антимутагенеза.

Подробнее об антимутагенных свойствах ПКБ против 4НХО и МННГ см. по ссылке:

По теме см. также:

Пропионовокислые бактерии защищают от микотоксинов

Более подробную информацию об уникальных пробиотических свойствах и биотехнологическом потенциале пропионовокислых бактерий см. в разделе «СТАТЬИ»

Ссылки:

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник