научная статья по теме ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОЛИСАХАРИДОВ И ЭКСТРАКТОВ ВОДОРОСЛЕЙ Биология

Текст научной статьи на тему «ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОЛИСАХАРИДОВ И ЭКСТРАКТОВ ВОДОРОСЛЕЙ»

БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2014, том 40, № 1, с. 3-11

Обзор

УДК 577.1:582.232+616.33 БИОТЕХНОЛОГИЯ

ПРЕБИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОЛИСАХАРИДОВ И ЭКСТРАКТОВ ВОДОРОСЛЕЙ

© 2014 г. Т. С. Запорожец1, Н. Н. Беседнова1, Т. А. Кузнецова1, Т. Н. Звягинцева2, И. Д. Макаренкова1, С. П. Крыжановский3,

В. Г. Мельников4

'Научно-исследовательский институт эпидемиологии имикробиологии СО РАМН, Владивосток 690087,

niiem_vl@mail.ru;

Тихоокеанский институт биоорганической химии -им. Г.Б. ЕляковаДВО РАН, Владивосток 690022,

zvyag@piboc.dvo.ru;

Дальневосточный федералъныйуниверситет, Школа биомедицины, Владивосток 690950,

priemmodvoran@mail.ru; 4Меж^народный технический центр,Москва 127473, melnikov@istc.ru

Статья принята к печати 24.01.2013 г.

Опираясь на собственные и современные литературные данные, авторы анализируют пребиотические свойства полисахаридов и экстрактов водорослей. Обсуждается роль пребиотиков, в частности полисахаридов, в нормализации микробиоты желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), рассматривается возможность ферментации полисахаридов водорослей микрофлорой толстой кишки и селективной стимуляции роста бифидобакгерий в этом отделе ЖКТ. Анализируются другие полезные свойства полисахаридов водорослей. Обсуждаются перспективы включения полисахаридов бурых водорослей в состав продуктов функционального питания с целью коррекции микробиоты и воспалительных процессов в ЖКТ, нормализации иммунного и метаболического статуса.

Ключевые слова: пребиотики, бифидобакгерии, микробиота, желудочно-кишечный тракт, экстракты, полисахариды, водоросли, синбиотики.

Prebiotic potential of polysaccharides and extracts of seaweeds. T. S. Zaporozhets1, N. N. Besednova1, T. A. Kuznetsova1, T. N. Zvyagintseva2, I. D. Makarenkova1, S. P. Kryzhanovsky3, V. G. Melnikov4 ('Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Siberian Branch, Russian Academy of Medical Sciences, Vladivostok 690087; 2G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690022; 3Far Eastern Federal University, School ofBiomedicine, Vladivostok 690950; 4International Science and Technology Center, Moscow 127473)

Based on own and current literature data, the authors analyze the prebiotic properties of polysaccharides and extracts of seaweeds. The role of prebiotics, particularly polysaccharides, in the normalization of intestinal microflora is discussed; consideration is also given to the possibility of seaweed polysaccharide fermentation by colonic microflora and selective stimulation of growth of colonic bifidobacteria. This review also analyzes other useful properties of seaweed polysaccharides and discusses the prospects for inclusion of seaweed polysaccharides in the composition of functional nutrition products for the purposes of correcting intestinal bacterial disorders and inflammatory processes and normalizing the immune and metabolic status. (Biologiya Morya, 2014, vol. 40, no. 1, pp. 3-11).

Keywords: prebiotics, bifidobacteria, microbiota, gastrointestinal tract, extracts, polysaccharides, seaweeds, synbi-

otics.

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека и животных представляет собой сложную микробную экосистему, поддерживающую биохимическое, метаболическое и иммунное равновесие организма. Наиболее колонизированной областью ЖКТ является толстый кишечник, в котором на один грамм содержимого приходится до 1012 бактерий (среди них доминируют Bacteroides, Prevotella, Eubacterium, Clostridium, Bifidobacterium, Lactobacillus, Staphylococcus, Enterococcus, Streptococcus, Enterobacter и Escherichia), сосуществующих с потенциально патогенными и патогенными бактериями. Доказано, что серьезные хрониче-

ские проблемы со здоровьем - от ожирения и сахарного диабета II типа до заболеваний кишечника и ревматоидного артрита - часто связаны с нарушениями кишечной микрофлоры (Шендеров, 2001; MacDonald, Monteleone, 2005; Roberfroid et al., 2010).

Вектор современных терапевтических микробиоценоз-ориентированных стратегий направлен на поиск средств и способов, уменьшающих количество потенциально опасных или патогенных видов бактерий и стимулирующих рост микроорганизмов, благоприятно действующих на здоровье хозяина (Шендеров, 2001; Roberfroid et al., 2010; Patel, Goyal, 2012). Одним

из таких способов является использование пробиоти-ков - препаратов на основе кишечных комменсалов, осуществляющих биологический контроль в организме и обладающих регуляторными и триггерными свойствами в обеспечении восстановления нормальной микрофлоры. Однако заселение толстого кишечника недостающими полезными микроорганизмами не всегда эффективно, поскольку, во-первых, существует защитная кислая среда желудка и щелочная среда двенадцатиперстной кишки, во-вторых, полезные бактерии, вводимые извне, не всегда могут конкурировать с микрофлорой толстого кишечника. Достигнутый с помощью пробиотиков благоприятный баланс микроорганизмов может иметь тран-зиторный характер, что в определенной степени ограничивает эффект введенных извне бактерий. Кроме того, при определенных условиях пробиотические микроорганизмы могут вызывать нежелательные эффекты.

С этой точки зрения предпочтительнее использовать пребиотики (неперевариваемые пищевые ингредиенты), избирательно стимулирующие рост и активность одного или ограниченного числа видов резидентной микрофлоры толстой кишки (Шендеров, 2001; Gibson, Roberfroid, 2008; O'Sullivan et al., 2010; Roberfroid et al., 2010; Patel, Goyal, 2012).

Термин "пребиотики" и концепция их использования впервые были предложены Гибсоном и Роберфредом (Gibson, Roberfroid, 1995), которые в дальнейшем продолжили исследования в области определения критериев оценки, совершенствования детектирующих методик и разработки функциональных пищевых продуктов (Gibson, Roberfroid, 2008; Roberfroid et al., 2010). С тех пор исследования в области пребиотиков стали предметом обсуждения на многих международных конференциях, в научных статьях и средствах массовой информации. Пребиотики используют в пищевой промышленности при выращивании чистых культур микроорганизмов и при производстве продуктов функционального назначения, в зооветеринарной практике для увеличения жизнеспособности и продуктивности молодняка, в комплексной терапии целого ряда заболеваний с целью восстановления нарушенной микрофлоры кишечника и регуляции обменных процессов, а также как общеукрепляющее средство для повышения адаптационного потенциала организма (Gibson, Roberfroid, 2008; O'Sullivan et al., 2010; Sweeney et al., 2011; Patel, Goyal, 2012).

Субстанции, претендующие на использование в качестве пребиотика, должны соответствовать трем основным критериям: быть резистентными к абсорбции и действию ферментов в верхних отделах ЖКТ, ферментироваться микрофлорой толстой кишки, а также обеспечивать селективность роста или метаболическую активацию одного или определенной группы видов микроорганизмов, заселяющих толстую кишку (Gibson, Roberfroid, 1995, 2008; Шендеров, 2001; Patel, Goyal, 2012). Указанным критериям в наибольшей степени отвечают моно- и олигосахариды, ферментируе-

мые кишечными комменсалами и служащие субстратом для анаэробной микрофлоры кишечника и источником энергии для микроорганизмов, хотя теоретически любой углевод, входящий в толстую кишку, может рассматриваться как потенциальный пребиотик (Bouhnik et al., 2004; Macfarlane et al., 2008).

Олигосахариды составляют промежуточную между моносахаридами и полисахаридами группу углеводов, которые еще сохраняют многие свойства мономерных Сахаров, но в то же время обладают рядом особенностей, характерных для полисахаридов. Начало использованию олигосахаридов в качестве пищевых ингредиентов было положено в 1970-х годах в Японии, и уже в 1980-1990-х годах олигосахариды, полученные при гидролизе крахмала, лактозы, сахарозы и других полисахаридов, стали производиться для нужд пищевой промышленности. Интерес к олигосахаридам различного происхождения, в том числе из бактерий, морских водорослей, грибов и высших растений, возрос, когда эти углеводы получили статус пребиотиков. В последние годы разрабатываются стратегии, направленные на синтез олигосахаридов на основе специфических Сахаров (полисахаридов из наземных растений и водорослей) с последующим анализом их возможной биологической активности и оценкой взаимосвязи между структурой и функцией (Courtois, 2009). Однако, несмотря на интенсивное использование данных веществ в качестве пищевых ингредиентов и фармакологических средств, в настоящее время к олигосахаридам с наиболее доказанными пребиотическими свойствами относят волок-ноподобные неперевариваемые фруктоолигосахариды (инулин и олигофруктозу), трансгалактоолигосахариды и лактулозу. Устойчивые к действию ферментов верхних отделов ЖКТ, эти олигосахариды в неизмененном виде достигают толстой кишки. Здесь они расщепляются, в основном бифидобактериями, для которых служат факторами роста, восстанавливая разрушенные звенья в системе молекулярного обмена "хозяин-микробиота", и оказывают благоприятное влияние на процессы брожения в кишечнике, на всасывание минеральных веществ, регуляцию жирового обмена и др. (Macfarlane et al., 2008; Roberfroid et al., 2010; Patel, Goyal, 2012). Спектр пребиотических субстанций не ограничивается фрукто-галактоолигосахаридами и лактулозой, поскольку пре-биотические свойства, подтвержденные в условиях in vitro и in vivo, обнаружены у множества соединений с другой химической структурой, включая моносахариды, спирты, ферменты, пептиды, ненасыщенные жирные кислоты, аминокислоты, органические кислоты, растительные и микробные экстракты, полисахариды (Шендеров, 2001).

Полисахариды - это природные полимеры моносахаридов, соединенных гликозидными связями в линейные или разветвленные цепи, которые расщепляются ферментами бактерий до моно- и олигосахаридов различной длины. Следует подчеркнуть, что разграниче-

ние олигосахаридов и полисахаридов довольно условно, поскольку природные углеводы представлены почти непрерывным рядом соединений от моносахаридов до высших полисахаридов. Тем не

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком