CURS 9. CULTURI STATER CU CELULE IMOBILIZATE.

Tehnologia celulelor imobilizate (IC), in ultimul timp, a castigat teren si in industria alimentara.

Avantaje oferite de tehnologia IC:

Asigura o densitate mai mare de celule microbiene;

Ofera productivitate ridicata;

Asigura stabilitatea fizica si biologica a celulelor microbiene pe parcusul fermentatiei, superioara fata de tehnologia FC(cu celule libere).

Impiedica transferul de plasmide intre celule.

Limiteaza posibilitatea de contaminare.

Stimuleaza sinteza si secretia de metaboliti.

Scopul principal al acestei noi tehnologii este acela de a mentine o concentratie ridicata de germeni in bioreactor si de a proteja celulele de actiunea factorilor nefavorabili.

Tehnici de imobilizare a celulelor microbiene.

Includere celulelor microbiene intr-o retea de polimeri.

Adsorbtia la suprafata unui purtator.

Includere in membrane.

Microincapsularea.

Larga aplicabilitate:

Metoda de includere a celulelor intr-o matrice poroasa de polimeri.

Metoda microincapsularii.

1. Tehnica includerii intr-o matrice de polimeri.

- este o metoda relativ simpla si consta in obtinerea unor sfere de gel (0,3-0mm), cu o concentratie mai mare.

Polimerii utlizatii nu trebuie sa fie toxici, sa asigure viabilitatea celulelor, sa prezinte o buna stabilitate mecanica pe parcursul fermentarii si sa poata fi

obtinuti in conditi aspetice. Ex: K-carrageenan, gella, agaroza, gelatina, alginat, chitosan.

Bacterii lactice imobilizate prin metoda includerii in polimeri.

SUPORT SPECIA BACTERIANA Concentratia maxima (UFC/ml)

Alginat de calciu Lactococcus lactis 2-3,8x1011

K-carrageenan-LBG Lactococcus lactis 1,3x1011

K-carrageenan-LBG Lactobacillus casei 5,1x1011

Guma gellan Bifidobacterium longum 6,8x1011

In ind laptelui cele 2 specii: Streptococcus thermophilus si Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus imobilizate in perle sferice de alginat de calciu, intr-un sistem continuu de inoculare-prefermentare a laptelui, ptr obt iaurtului.

2. Microincapsularea .

Microincapsulele sunt sfere de cativa microni pana la 1mm, cu o membrana subtire, semipermeabila, care contin in interior cultura de bacterii lactice sau microorganisme probiotice sau particule de cultura liofilizata. In majoritatea cazurilor se utilizeaza pentru incapsularea biopolimeri naturali ca alginatul de calciu, k-carrageenan sau guma gellan. Exista semnalari in literatura de specialitate privind cresterea rezistentei la congelarea sau liofilizare a celulelor microbiene probiotice pri incapsularea. O stabilitate la congelare imbunatatita in mod semnificativ, s-a constata la Lactobacillus acidophilus si Bifidobacterium longum imobilizate in alginat, comparativ cu tehnica FC (celule libere). In cazul speciei Bifidobacterium longum au fost utilizati agenti crioprotectori (glicerol sau manitol) in solutie de alginat, care a crescut efectul protector fata de celulele imobilizate si a determinat o rata de viabilitate de 90%, comparativ cu doar 40% prin metoda FC.

Metoda incapsularii asigura viabilitatea microorganismelor probiotice si in produsele lactate fermentate.

Microcapsulele cu celule bacteriene imobilizate destinate industriei laptelui.

SUPORT SPECIE MICROBIANAAlginatAlginatAlginatAlginatAlginatAlginatAlginatk-carrageenank-carrageenanacetat-ftalat-celuloza

Lactobacillus delbrueckii subsp. BulgaricusLactobacillus plantarumLactobacillus acidophilusBifidobacterium bifidiumBifidobacterium infantisBifidobacterium longumBifidobacterium lactisBifidobacterium bifidiumBifidobacterium longumBifidobacterium pseudolongum

CURS 10. IMPLICATII ALE BACTERIOFAGILOR IN UTILIZAREA CULTURILOR STATER.

Bacteriofagii(fagii) sunt virusuri patogene ptr bacterii. Genomul lor poate fi constituit din ADN sau ARN.

Exista 6 tipuri morfologice de bacteriofagi:

Bacteriofagi cu coada lunga contractila. Bacteriofagi cu coada lunga necontractila. Bacteriofagi cu coada scurta. Bacteriofagi fara coada cu capsomere

mari la colturi. Bacteriofagi fara coada cu capsomere

mici la colturi. Bacteriofagi fara cap.

Tipul morfologic de bacteriofag cu coada lunga contractila.

Are structura cea mai complexa si este alcatuit din: cap, coada si aparat de fixare.

Capul- capsida este de tip icozaedral si adaposteste genomul reperezentat de o molecula de ADN dublucatenar.

Coada- alcatuita din: - teaca cozii = structura identica cu o capsida de tip helicoidal.

- samburele cozii (cilindrul axial).

Teaca cozii in starebnecontractata are o lungime de circa 800Å, iar in urma contractiei prin alunecarea spirelor componente ale capsidei helicoidale, lungimea tecii se reduce la jumatate. Intre cap si coada exista un guler cu forma de disc hexagonal, iar coada se termina cu aparatul de fixare.

Aparatul de fixare- alcatuit din: -placa terminala(disc hexagonal similar gulerului) care prezinta 6 crosete dispuse la colturi si fibrele cozii de natura proteica. Aparatul de fixare contine lizine fagice(enzime capabile sa permeabilizeze peretele celulei bacteriene).

Sensibilitatea la actiunea fagilor.

Fixarea bacteriofagului se realizeaza numai pe anumite bacterii sensibile. Sensibilitatea unei bacterii ptr un anumit tip de bacteriofag este conditionata de prezenta pe suprafata invelisului bacterian a unor receptori specifici. Bacteriofagul se fixeaza pe celula bacteriana prin intermediul aparatului de fixare, dupa carea bacteriofagul elibereaza lizinele care perforeaza peretele bacterian si apoi prin contractia cozii injecteaza in citoplasma bacteriana genomul fagic, prin canalul central al cozii.

Cicluri de replicare.

Ciclul lictic sau productiv cand genomul fagic substituie genomul bacterian, sub forma de virus vegetativ, care dirijeaza activitatea celulara in sensul producerii de noi virioni.

Ciclul lizogenizant sau reductiv consta in integrarea genomului fagic in genomul bacterian. Acest fenomen poarta denumirea de lizogenie, iar populatia bacteriana la cre s-a produs acest fenomen se numeste lizogena(determina liza intr-o populatie bacteriana sensibila, cu care vine in contact). Capaciatatea populatiilor lizogene de a induce liza intr-o populatie sensibila este datorata faptului ca intr-o populatie lizogena, genomul fagic nu se integreaza in procente 100% in celulele bacteriene, ci un nr de cel mic de bacteriofagi se multiplica in bacterii sub forma ciclului litic, iar virionii progeni sunt eliberati prin liza bacteriilor.

CONVERSIA FAGICA.

Tulpinile bacteriene lizogene sunt imune la infectie cu aceleasi bacteriofag. Populatiile bacteriene care au integrat genomul capata proprietati noi, iar acest fenomen este cunoscut sub denumirea de conversie fagica sau lizogena.

Caracterele induse de conversia fagica pot fi: toxinogeneza(ex Corynebacterium diphteriae), schimbarea structurii antigenice (Salmonella typhi), amplificarea ratei de sporogeneza (Bacillus anthracis).

In cadru ciclului lizogenizat, la un momendat, datorita actiunii unor factori stresanti (temperatura, modificarea concentratiei anumitor ioni in mediu - calciu), echilibrul bacteriofag-bacterie se rupe, genomul fagic se deprinde din cromozomul bacterian si se declanseaza ciclul litic, cu replicarea bacteriofagilor, eliberarea acestora prin liza celulara si infectarea altor celule bacteriene. In momentul desprinderii genomului fagic, pot fi preluate anumite gene din cromozom, care vor fi transferate unor noi celule bacteriene. Fenomenul este cunoscut sub denumirea de transductantie, iar fagii sun numiti transductanti.

Transductia poate fi : - transductia generalizata-situatie cand orice gena poate fi transferata.

- transductia specializata-atunci cand sunt transferate numai gene situate in vecinatatea locusului de integrare a genomului fagic in cromozomul bacterian.

Incindenta fagilor in industria laptelui.

Este influentata de anumiti factori: -prezenta in mediul de cultura a ionilor de calciu (in lapte se adauga CaCl2 ptr favorizarea coagularii laptelui), de rezistenta lor la procesul de pasteurizare (rezista la 70-75˚C, timp de 30 minute), pH (intervalul de pH la care pot actiona este cuprins intre 4,5 si 8,0).

In ceea ce priveste termorezistenta fagilor specifici lactococilor, se considera, ca temperatura de 85˚C, timp de 15 min, este eficienta fata de acesti fagi. Totusi, unii fagi au rezistat timp de 5 minute in zer (pH 6,0) sau 2 ore (in stare uscata) la 90-95˚C. Din acest motiv se recomanda, ptr singuranta un tratament termic la 95˚C, timp de 10 min. Deoarece fagii in stare uscata sunt mai termorezistenti, se impune spalarea corespunzatoare a recipientelor utilizate ptr culturile starter, inainte de sterilizare.

Sursele de contaminare cu fagii in ind laptelui sunt reprezentatea de: aerul din spatiile de prelucrare; zer (se prelinge pe pardoseala); bidoane; instrumentarul utilizat la prelucrare. Uneori chiar culturile starter pot fi contaminate cu fagi, sub forma de profagi (integrati in genomul bacterian).

Masuri ptr prevenirea contaminarii culturilor sau laptelui cu bacteriofagi: curatenia si dezinfectia spatiilor si utilajelor; utilizarea lampilor bacteriene cu

UV ptr sterilizarea spatiului, ventilatia aerului; utilizarea mdiilor speciale ptr culturi stater; folosire de culturi mixte si inlocuirea la max 10 zile a culturilor starter reprezentat de o singura specie microbiana; utilizarea de separatoare diferite ptr laptele crud si zer; evitarea prelingerii de zer pe pardoseli; folosirea unor bidoane diferite ptr lapte si zer.

ENZIMELE FAGICE.

Denumiri: lizozim fagic, endolizina, lizozim, lizina, lizina fagica, muralizina, muramidaza si virolizina.

Unele denumiri sunt inspirate de substratul specific al acestor enzime. Toate lizinele fazige se caracterizeaza prin capacitatea de a hidroliza specific legaturile de la nivelul peptidoglicanului din peretele cellular bacterian. Aceste enzime pot fi : glucozaminele care hidrolizeaza legaturile glucozidice dintre glucozaminele din structura peptidoglicanului, amidaze care cliveaza legaturile dintre componenta glicanica si peptide sau endopeptidaze care hirolizeaza legaturile interpeptidice.

FACTORII CARE INFLUENTEAZA ACTIVITATEA LIZINELOR FAGICE.

1. Efectul cationilor. Lizinele elaborate de fagii specifici ptr lactococi, ca si cele ale fagilor patogeni ptr alte bacteria lactice, sunt activate de cationii monovalenti cat si de cei divalent. Activitatea litica maxima s-a inregistrat la o concentratie de 0,1M a ionilor de sodiu sau potasiu, ionii de Mn, Ca si Co influenta activa lizinelor fagice. Spre deosebire de cationic, anionii au o influenta redusa fata de activitatea litica.

2. Sensibiliatea fagilor si lizinelor la inactiviatea termica. Lizinele fagice si in special cele ale fagilor specifici lactococilor, sunt multe mai sensibile la inactivarea termica, decat fagii. In cazul lizinei øC2 (W), s-a constatat inactivarea rapida in tampon la 47˚C, pe cand virusul a prezentat modificari reduse ale titrului la 60˚C.

3. Conditii optime de temperatura si pH. Pentru activiatea litica- Lizinele specific ptr lactococi manifestata o activitae litica optima la pH intre 6-7 la 37˚C.

4. Influenta factorilor reducatori. Lizinele fagice necesita ptr activitatea lor litica sulfhidril (SH-).

CONCLUZII.

Hipocloritul manifesta o puternica actiune antivirala.

In cazul formaltehidei sunt necesaredoze ridicate.

Eficienta alcoolului este limitata.

Curs 11

Implicatii ale bacteriocinelor in producerea culturiilor starter

Bacteriocinele sunt substante de natura proteica cu actiune antimicrobiana cu spectru ingust de actiune ,sintetizate de unele tulpinii bacteriene.

Aceste aimpiedica fixarea bacteriilor din acceasi specie sau specii inrudite pe receptori de pe celula tinta. Structura chimica:in general ,bacteriocinele sunt de natura proteica insa unele dintre ele pot avea o structura complexa cand contin pe langa componenta proteica esenti si o componenta glucidica sau lipidica.

Actiune:bacteriocinele produse de bacteria lactica au un aspect de actiune larg comparativ cu cele sintetizate de bacteria G-.

Uneori pot fii active fata de bacterii patogene sau care contamineaza produsele alimentare.(ex:Bacillus cereus,Clostridium botulinum,C.perfrigenes,Listeria monocytogenes,Streptococcus aureus.) Bacteriocinele sunt sunt modificari din genul palmidice sau cromozomale. Isi exercita activitatea in conc foarte mici ,iar in general efectul este in general bactericid.

-nu intotdeauna sunt necesari receptori specifici celulari.

Clasificare:-4 clase de bacteriocine sintetizate de bacterii lactice

-Lantibiotice

-Bacteriocine non-lantibiotice mici

-BACTERIOCINE ,,-------; mari

-Bacteriocine complexe care contin pe langa componentii proteici un rest glucidic sau lipidic implicate pt manifestarea activitatii bacteriocide

Clasa I – Lantibiotice

-sunt termodtabile

-au greutate moleculara sub 5000 de daltoni

-sunt formate din 19-34 aminoacizi

-prezenta in molecula a unor aa cu sulf ,mai rar intalniti

-sunt peptide mici care contin dehidroaminoacizi specifici,tioeteri,aa lantiomina,3-metil lantiomina

-aceste peptide sunt capabile sa se fixeze pe membrana celulei tinta printr-un mecanism inca necunoscut ,sa determine cresterea permeabilitatii membranei si modificare drasrica a potentialului de membrana ceea ce duce la moarte

Unele lantibiotice sunt constituite din 2 peptide care prin asamblare isi exercita actiunea(ex:lacticina 3147)

-au fost incadrate in 2 tipuri:A si B

Lantibioticele tipului A-sunt peptide alc din maxim 34 aa; forma alungita.

Lantibioticele tipul B:19 aa;forma globuloasa

Din cadrul lantibioicelor face parte si lizina sintetizata de Lactococcus lactis:

-manifesta activitati antimicrobiana fata de numeroase bacterii G+

-actiune asupra membranei celulare

-nu necesita prezenta unor receptori specifici de membrana

-este necesara prezenta anumitui potential de membrana

Clasa a II a bacteriocinele non-lantibiotice mici.

-sub 10000 s,hidrofobe,termostabile

-acestea nu contin lantionina

-au fost grupate in 3 subclase:

Subclasa a II a

-contine intre 27-48 aa

-toate bacteriocinele din aceasta subclasa sunt active fata de L.monocitogenes

-ele au o extremitate N terminala hidrofoba care contine constant segventa YGNGU si o putem disulfudica si se extremitatea C-terminala mai putin conservata ,care determina specifitatea de actiune.

-mai contin o a doua punte disulfidrica ,la nivelul capatului C-terminal cu rol in stabilitatea structurii tertiari,confera termostabilitate ,o actiune mai intensa si spectrul de actiune mai larg

Subclasa aII b

-include bacteriocinele care necesita 2 peptide pt a-si exercita actiunea

-cuprinde 2 tipuri :-TIPUL e (Enhancing) la care cele 2 peptide isi potenteaza activitatea.

-tipul S (Synergy)la care cele 2 peptide sunt complementare.

-Subclasa a II c

-contine bacteriocine care nu pot fii incadrate in celelalte

-unele bacteriocine sunt peptide active,care actioneaza actioneaza asupra membranei si distrug integritatea acesteia ,prin formare de pori

-comparativ cu nizina aceasta necesita prezenta unui receptor specifice de membrana

Clasa a III a Bacteriocinele non-lantibiotice mari

-peptide mari termolabile peste 30000 da

-difera prin structura si mecanismul de actiune de celelalte bacteriocine

-cuprinde 4 bacteriocine:-helveticina J produsa de Lactobacillus helveticus

-enterolizina A produsa de Enterococcus faecium

-zoocinaA produsa de Streptococcus zooepidemicu

Clasa a VI a de bacteriocine

-leuconocina s

-pediocina SJ-1

-contin lipide sau glucide

Mecanismul de actiune

Sediul actiunii bacteriocinelor este membrana celulara

Lantibioticele

-alterneaza membrana celulara prin intractiuni electrostatice sau cu receptori specifici cum ar fi lipidul II (un precursor al peptidoglicanului) si formeaza pori mari la nivelul membranei prin care vor iesi din citoplasma ioni ,aa,ATP, etc

-crestere permeabilitatii membranei celulare va conduce la blocarea activitatii celulare si moartea celulei bacteriene

-interactiunea cu lipidul II conduce la stabilitatea porilor formati si inhibarea sintezei peretelui celular

Bacteriocinele din clasa a II a

-mecanismul de actiune al acestora se bazeaza tot pe interactiuni cu membrana celulara sau cu un receptor specific pt a forma un por in membrana,ceea ce conduce la / permeabilitatea membranei si moartea celulei

-mecanismul de formare al porilor nu este cunoscut dar ipoteza cea mai vehiculata ca in urma asocierii unor molecule ale bacteriocinelor.

Bacteriocinele din subclasa aII b

-au un spectru inhibant asupra unui nr mare de bacteri G+

-ele formeaza pori si membrana si devine permeabila ptcationimonovalenti sau anioni

-ionii transportati sunt specifici fiecarei bacteriocine

-ionii transportati sunt specifici fiecarei bacteriocine

-raportul optim intre cele 2 subunitati este 1:1;,dar la lactocina 705 este 4:1

-restul s-a demonstrat (Castellans 2007) ca cele 2 subunitati peptideice componente ale lactocinei 705 au actiune specifice

-lactocina 705 alfa interactiune cu suprafata membranei si o deshidrateaza

-permite lactocinei 750 beta sa formeze pori.

Bacteriocinele din clasa a III a tipului A

-au un mecanism diferit de celelalte bacteriene

-enterolizina A

-zoocina A

-milercina B

-toate actioneaza prin hidroliza ,legaturi peptidice ale peptidoglicanului celulei sensibile

Zoocina A are un spectru de actiune ingust fata de enterolizina A si miloricina B care au spectru de acivitate larg.

Curs 12

Sensibilitatea bactericcinelor la actiunea enzimelor proteolitice

Activitatea antibacteriana este afectata in mod negativ de:-tripsina, alfa-chimotripsina, pepsina, proteinaza k,etc; -sensibilitatea difera de la o specie la alta; -bacteriocinele complexe nu sunt afectate de enzimele proteolitice, digestive.

Factorii care influenteaza activitatea bacteriocinelor in prod. Alim.

1.Compozitia chimica a alimentului- adsorbtia bacteriocinei pe anumiti compusi care pot limita solubilitatea si difuzia bacteriocinelor.

-bacteriocinele – pot fi degradate de unele proteaze; - pot interactiona cu unii aditivi alimentari astfel activitatea lor poate fi modificata semnificativ cu unele ingrediente;- pH-ul alim. Uneori poate fi nefavorabil pt act. Bacteriocinelor

-tratamente termice la val ridicate pot conduce la inactivarea bacteriocinelor

-temp. de conservare poate reduce activitatea lor.

2.Flora autohtona

- concentratia acesteia si prezenta in cadrul florei a unor bacterii rezistente la bacteriocine/ a unor microorg. care elaboreaza proteaze ce pot degrada bacteriocinele.

-de asemenea statusul fiziologic al florei respective reprezinta un factor important astfel starea fiziologica stationara

-statusul fiziologic stationar al bacteriilor/formele sporulate conduc la crestrea rezistentei microorg la actiunea bacteriocinelor

- impactul bacteriocinelor asupra florei rezistente favorabile din alimente poate reprez un alt factor care infl.sensibilitatea microorg.la bacteriocinei

- daca flora rezitenta favorabila( =microorg cu act fav din alimente inclusiv din cult.starter) este sensibila la bacteriocine se pot produce dezechilibre care conduc la cresterea rezistentei microorg. patogene sau de alterare fata de bacteriocine cu consecinte grave asupra sanatatii consumatorilor

- act fem poate conduce la: absenta totala a activit. –absenta totala a activit antimicrobiene; -inhibarea partiala a bacteriilor tinta; -diminuarea initiala a nr. bact. tinta sub limita detectatabilitatii, urmata de cresterea nr acestora in timpul conservarii, proces den fen de „recul”; - efecte inacceotabile sub aspect sanitar si al calitatilor organoleptice ale produsului.

Combinarea diferitelor bacteriocine pt prelungirea perioadei de valabilitate a produsului

Combinarea dif bateriocine, in special din clase dif. Poate conduce la intensificarea actiunii si largirea spectrului de activitate.

-o atentie deosebita treb. Acordata posibilitatii de instalare a rezistentei bacteriilor tinta fata de bacteriocine

- mecanismul de rezistenta---- subclasa a II a pare a fi identic pt toate bacteriocinele din ac. subclasa

- la bact. tinta se poate instala fen de rezistanta incrucisata adica rezistenta unei bacterii tinta la bacteriocine din clase dif.

Combinarea bacteriocinelor cu alti agenti

Combinarea bacteriocinelor cu dif. procedee de conservare fizice sau chimice poate conduce la imbunatatirea conservabilitatii produsului.

Subst. chimice precum acizi organici, nitriti, NaCl, etanol, uleiuri, esentiale(trebuie eval, efecte acestor subst, asupra proprietatilor organoleptice sau ag.de chelare: EDTA, fosfat disodic, citrat asig retinerea ionilor de Mg la niv. Lipopolizaharidelor din alcatuirea membranei eterne a peretelui celular la bact. Gram neg si astfel este permis accesul bacteriocinelor la niv membranei bacteriene care reprez locul de actiune.

Tratamente fizice pot fi

-termice

-conservare sub atmosfera controlata

-aplicarea de campuri electrice

-expunerea alim. la presiune ridicata

Curs 13

Bacteriile probiotice fac parte din categoria bacteriilor lactice si categoria bacteriilor lactice si din genul Bifidobacterium.

Bacteriile lactice cu actiune probiotica sunt incadrate in urmatoarele genuri

-lactobacillus(cele mai multe)

-enterococcus

-lactococcus

Actiunea Lactobacililor la nivelul tubului digestiv este deosebit de important mai ales prin caracterul competitiv al relatiei dintre aceste bacterii si alte acterii inclusiv patogene. Totodata, lactobacilii manifesta si alte actiuni benefice pt organismul gazda cum ar fi:- scaderea conc.colesterolului seric; -actiune antitimorala manif.prin inactivarea sau inhibarea compusilor cancerigeni din tubul digestiv; - stimularea raspunsului imun al organismului; -reducerea activit.unor enzime sintetizate de bacteriile intestinale cum ar fi:beta-glucuronidaza, aroreductaza, nitrat reductaza care transforma cianogeni in sarcinogeni; -sinteza unor enzime: lactaza care faciliteaza digesti; -scaderea producerii de NH3 si amine; -stimularea functiilor intestinale.

Dintre cele 56 de specii de lactobacili, cele utilizate ca probiotice includ urmatoarele specii: Lactobacillus-acidophillu,brevis,casei,crispatus,fermentum,gasseri,plantum,salivaris.

-Genul Streptococcus: S termophillus manifesta activitatea probiotica

-Din genul Lactococcus specia. L.lactis cu subsp.lactis si biovariant diacetilactis manif activitate probiotica

-Genul Bifidobacterium- din cele 30 de specii urmatoarele manifestari probiotice B.adolescentis, B. Bifidum, B infantis, B animalis, B lacis.

2 PREBIOTICE

Def: rep ingredientele alimentare(in principal oligozaharidele)non-digerabile care exercita un efect benefic asupra organismului consumator, actionand in principal prin stimularea selectiva a dezvoltarii si a activitatii unui nr restrans de specii bacteriene(probiotice) la nivelul colonului.

Carbohidratii(in special oligozaharidele)au cel mai mare potential prebiotic dar exista si substante non-carbohidrati utilizate ca prebiotice.

-Se considera ca prebioticele stimuleaza dezv si activitatea bifidobacteriilor pe unde deriva denumirea de factori bifidogeni atribuite prebioticelor si bact. lactice.

-Cea mai importanta caracteristica a prebioticelor este rezistenta acestora la act.hidrolitica a enzimelor din tractul intestinal. Astfel ajunse in colon oligozaharidele nedigerate rep un substrat nutritiv pt bifodobacterii si bacterii lactice.

- In urma proceselor fermentative desf.de aceste bact asupra prebioticelor la nivelul colonului=> acizi grasi cu catena scurta, H, metan, CO2, dar si o serie de nutrimente(amine, poliamine, antioxidanti) si numerosi factori de crestere.

Oligozaharidele non-digerabile

-pot fi obt prin 3 metode:

1 Extractie directa din plante

2 Prin descompunerea polizaharidelor

3 Prin sinteza, pornind de la mono- si dizaharide care sunt legate impreuna.

Ex:-fructo-oligozaharidele(FOS) pot fi sistetizate cu ajutorul echipamentului enzimatic al speciei de mucegai Aspergillus niger care act.asupra zaharozei

-Oligozaharide natural se pot intalni sub forma de glicoproteine, glicolipde sau ca elem. De deposit sau de transport a carbohidratilor in celulelor platelor(rafinozele). Altele ca maltodextrinele sau celodextrinele rezulta prin clivarea enzimatica microbiana a plizahidelor. amidonul sau celuloza.

Fructo-oligozaharidele(FOS)

=lanturi scurte de oligozaharide compuse din-D-fructoza si D-glucoza

-contin intre 2-> 8 unitati de monozaharide, in medie 4

-sunt numite neozaharuri si sunt produse la scara industrial din zaharoze cu ajutorul unei enzime fungice (fructoz iltransferaza)

-rol: stimuleaza dezv bifidobact la niv.intestinului gros, bacteria care sintetizat cu ajutorul unei enzima inductibila( beta-fructofuranozidaza) care elibereaza monomere de fructoza, care apoi sunt transp. In citoplasma cel. bacteriene.

-L.(plantarum, rhamnosus) capabile sa metabolizeze fractiuni de tri- si tetraoligozaharide de FOS

Transgalacto-ligozaharidele(TOS sau GOS)

=oligozaharidele obt. din latoza prin legarea molecule de galactoza intre 1 si 6 in medie 3 sau 4

-D-latoza prin actiunea enzimei beta-galactozidaza descompune molec de lactoza in galactoza si glucoza, insa TOS sunt rezistente la act. acestei enzime cat si altor enzime din tubul digestive si ajunse la niv colonului stimuleaza dezv bifidobact in intestinal gros.

-TOS sunt mai dulci decat FOS( cu cat o molec. de oligozah este mai lunga cu atat este mai putin dulce)

Inulina

=probiotice cu cel mai lung lant polizaharidic cont intre 3 si 60 molec de fructoza/ molec de inulina, in medie 10

-in radacina si tulpina de cioare, anghinare, dalie, papadie

-actiuni – stimularea bifido- si lactobacteriilor (mai ales lactobacilli)

- imbunatatirea absorbtiei Ca, reduce riscul de osteoporoza

- reglarea metabolismului lipidelor ceea ce conduce la reducerea riscului de arteroscleroza si hipertensiune

Lactuloza

=oligozaharid semisintetic alc. D-lactoza si D-fructoza

-este trasportata pana la nivelul intestinului gros fara a fi degradata de enzimele digestive (doar max 2% este absorbita in intest subtire)

-la niv colonului poate fi hidrolizata doar de lactobact si de bifidobact

-utiliz de peste 40 ani in pediatrie pt tratarea afet, digestive la nou-nascuti si sugari, dar si la copii.

-descompunerea lactulozei in ac. org. cu molec. scurta, determina scaderi ale pH-ului la niv intestinului gros=> cresterea presiuni osmotic, conducand la retinerea apei in lumenul tubului digestive.

-scaderea consistentiei materieiilor fecale si stimulare peristaltismului intestinal

-oligozah analog lactulozei

-utiliz. in tratamentul constipatiilor si a encefalopatiilor hepatice si ca prebiotic

-pe langa aceste prebiotice, in Japonia au fost obt si alte oligozah non-digerabile izomalto-oligozaharidele= un amestec de alfa-D-1,6 oligomeri glucidici, inclusive izomaltoza, panoza, izomalto-tetroza, izomalto- pentoza, nigeroza etc. -> obtinute prin procese enzimatice; -> rol: stimuleaza dezv bifido si lactobact in colon

Lactosucroza

-4-D-beta-D-galactozil-sucroza

-este un trizaharid alc din –galactoza, -D-glucoza, -D-fructoza.

-este produsa pe cale enzimatica prin transferul gruparii galactozil de la galactoza la zaharoza

-este produsa pe cale enzimatica prin transferul gruparii galactozil de la galactoza la zaharoza

-este rezistenta la enzimele digestive din stomac si intest. subtire

-stimuleaza dezv bifidobact in colon

-se comporta ca un factor de crestere pt ac.bact.

-in Japonia se utilize. ca supliment dietetic si ca aliment functional inclus in iaurt.

Pirodextrine

=cuprinde un amestec de pligozah care contine glucoza derivate de hidroliza amidonului

-rol-stim.dez.bifidobact in colon; -rezistente la digestive;-utiliz. ca supliment nutritive

Oligozah. din soia

-in boabele de soia+ mazare

-reprezentate in principal de 2 oligazah-trizah, rafinoza alc(D-galactoza, D-glucoza, D-fructoza);tetra zaharidul: stachioza alc din 2 molec de D-galactoza; D-glucoza ; D-fructoza

-rol: stim. dezv. bifidobact, in colon; -rezistente la digestive; -utiliz.ca supliment nutritive

Xylo-oligozaharidele

-alc din oligozaharide care contin resturi de xiloza legate beta-(1,4)

-se obtin prin hidroliza xilanului

CONCLUZII

-toate prebioticele stimuleaza dezv.bifidobact si majoritatea lord et o scadere a nr de clostridia din colon

-xilo-oligozaharidele+ lactuloza au stimulat in cea mai mare masura bifidobacteriile.

-FOS- au stimulat in cea mai mare masura nr.de lactobacilli

-TOS/GOS- au inclus cea mai mare scdere a nt de clostridia

-TOS si lactuloza- au Indus cel mai puternic producerea de ac.grasi cu catena scurta

-producerea de gaze a fost cea mai-scazuta in cazul izomalto-oligozah; -crescuta la inulina.

Mecanismul de actiune al prebioticelor

-pot avea efecte anticancerigene, antimicrobiene, hipolipidice si glucomo-dulatoare

-pot influenta absorbtia mineralelor(Ca si Mg)

Actiune cancerigena

-se pare ca este datorata actiunii anticancerigene a butiratului

-butiratul ca si alti acizi grasi cu catea scurta=>in urma act.fermentative a prebioticelor din colon

-exista studii care sugereaza ca butiratul blocheaza cresterea si diferntierea celulara si controleaza moartea celulara (apoptoza)

-prebioticele contribuie la cresterea concentratiei ionilor de la Ca si Mg, ioni care intervin in controlarea turn-overului cellular

-prezenta ionilor de Ca in concentratie crescuta in colon controleaza formarea sarurilor biliare insolubile sau a acizi grasi, substante cu effect negative asupra enterocitelor

-prebioticele stimuleaza bifidobact si lactobacililor in intest gras

-in vitro: s-a demontrat ca aceste bact.pot lega si inactive unele subst.carcinogene si-pot inhiba direct evolutia unor tumori; -pot opri dezvoltarea unor bacteria care transf subst.precarcinogene in carcinogene

Activitatea antimicrobiana

-se bazeaza in special pe act bifidobact si lactobacililor care stimuleaza rolul de bariera intestinala prevenind fixarea bact.patogene la nivelul mucoasei colonului si stimuleaza imunitatea locala, dar si statusul imun al organismului.

Hipocolesterilemia

-scaderea niv.colesterolului seric

-scaderea riscului de arteroscleroza si hiportensiune

3 SIMBIOTICE

-sunt combinatii de probiotice si prebiotice

-principalul beneficiu adus de simbiotice pt organism este persistent probioticelor la nivelul tractului gastrointestinal.