PROBIOTICS POLSKA / WIEDZA I DOŚWIADCZENIE

Mikroświat
od A do Z

Od podstaw mikrobiologii po bakterie i drożdże — poznaj pojęcia związane z naturą i probiotechnologią.

Opracował dr Piotr Nowotnik

Agar-agar

Substancja żelująca otrzymywana z glonów morskich, stosowana do zestalania podłoży mikrobiologicznych. Rozpuszcza się podczas ogrzewania i tworzy żel po schłodzeniu. Większość mikroorganizmów hodowanych rutynowo w laboratorium nie rozkłada agaru, dzięki czemu podłoże zachowuje stałą postać.

Bacillus subtilis — laseczka sienna

bakteria Gram-dodatnia należąca do rodziny Bacillaceae, została odkryta w 1835 roku. Pod nazwą B. subtilis występuje od 1872 roku. Laseczka sienna występuje pospolicie, zwłaszcza w glebie. Jest saprofitem o bardzo szerokich uzdolnieniach enzymatycznych, rozkładającym organiczne związki pochodzenia roślinnego. Ważnym kierunkiem biotechnologicznego wykorzystania bakterii Bacillus subtilis na skalę przemysłową jest produkcja antybiotyków, m.in. bacytracyny, gramicydyny, polimyksyny B i subtyliny. Wykorzystuje się przemysłowo także aminokwasy, polisacharyd inulinę i enzymy produkowane przez tę bakterię, m.in. amylazę i proteazę. Współczesny przemysł biotechnologiczny wykorzystuje bakterie rodzaju Bacillus przede wszystkim do produkcji enzymów i antybiotyków na skalę przemysłową, a także bioinsektycydów, chemikaliów i innych metabolitów w tym witamin (np. kwas hialuronowy, kwas foliowy i poliglutaminowy, ryboflawina). W przeciwieństwie do większości bifidobakterii i grupy LAB jest ruchliwą laseczką. Najlepiej rośnie w warunkach tlenowych. Ma małe wymagania. Przetrwalniki to kuliste endospory, powstające w centrum macierzystej komórki. Formy te pozwalają przetrwać bakteriom w niesprzyjających dla rozwoju warunkach środowiska, często w ekstremalnych temperaturach, w środowiskach ubogich w składniki pokarmowe i wodę. Ponadto umożliwiają rozprzestrzenianie się w przyrodzie, nawet na duże odległości. Są one wyjątkowo odporne na niekorzystne warunki zewnętrzne, w tym na wysoką temperaturę i ciśnienie. Przykładowo bakterie te ograniczają rozwój choroby korzeni jabłoni wywoływanej przez grzyb Dematophora necatrix. Bakterie B. subtilis w dostępnych badaniach poprawiają parametry wzrostu drzew jabłoni, powodują wzrost plonu oraz ograniczają występowanie chorób grzybowych wywoływanych przez Phytophthora cactorum i Pythium ultimum. Ponieważ niektóre szczepy należące do gatunku B. subtilis mają zdolność do produkcji antybiotyków lipopeptydowych – ituryny i surfaktyny to chronią dzięki temu siewki pomidorów przed zgorzelą wywoływaną m.in. przez grzyby Rhizoctonia solani, Pythium sp., Fusarium spp.

Bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne

Dwie grupy bakterii rozróżniane za pomocą barwienia metodą Grama. Odmienny wynik barwienia wiąże się z różnicami w budowie ich osłon komórkowych. Bakterie Gram-dodatnie oznacza się jako G(+), a Gram-ujemne jako G(−). Ten podział opisuje budowę komórki, a nie to, czy bakteria jest pożyteczna lub chorobotwórcza.

Białka

Duże cząsteczki zbudowane z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi. Pełnią funkcje budulcowe, transportowe i regulacyjne. Wiele białek działa jako enzymy, przyspieszając reakcje biochemiczne zachodzące w komórkach.

Bifidobacterium animalis

to Gram-dodatnia bakteria beztlenowa, zasiedlająca w dużych ilościach jelito grube.

W niedalekiej przeszłości Bifidobacterium animalis i Bifidobacterium lactis były opisywane jako dwa różne gatunki. Obecnie klasyfikuje się te dwa gatunki jako jeden przewodni – Bifidobacterium animalis, z zachowaniem dwóch podgatunków określanych jako – B. animalis animalis oraz B. animalis lactis. W większości przypadków nie jest deklarowane, który podgatunek został użyty w danym wyrobie, gdyż oba stanowią probiotyk. Badania nad tymi bakteriami udowodniły, że mikroorganizmy te zwiększają przyswajanie składników mineralnych takich jak żelazo, wapń, magnez i cynk. Są wykorzystywane w przemysłowej produkcji środków spożywczych jak mleko probiotyczne, w zastosowaniach terapeutycznych jak np. w leczeniu zaburzenia trawienia u niemowląt, w chorobach jelit, zaparciach, marskości wątroby, zaburzeniu równowagi flory jelitowej po antybiotykoterapii i wzmaganiu perystaltyki jelit. Łagodzi objawy nietolerancji laktozy.

Bifidobacterium bifidum

jest bakterią Gram-dodatnią, beztlenową, o podłużnym kształcie, a przy tym jednym z pierwszych mikroorganizmów dla których udowodniono ich właściwości probiotyczne.

Zajmuje stąd szczególnie ważne miejsce w kompozycjach probiotycznych, mając zdolność kolonizacji głównie błon śluzowych jelita grubego oraz pochwy przywracając w tych miejscach bakteryjną homeostazę. Występuje też w końcowych odcinkach jelita cienkiego oraz w mleku matki, co ma nietuzinkowe znaczenie w kształtowaniu odporności u noworodków. Zaletą stosowania probiotyków zawierających ten gatunek bakteryjny jest głównie zmniejszenie ryzyka biegunki wywołanej infekcją jak i przyjmowaniem antybiotyku. B. bifidum konkuruje z mikroorganizmami chorobotwórczymi zmniejszając presję patogenów na mikrobiom jelitowy. Zasiedlając ścianki jelita blokuje miejsce do rozwoju oraz zabiera składniki odżywcze, zapobiegając kolonizacji inwazyjnych bakterii takich jak Salmonella, Clostridium spp. czy Escherichia coli. B. bifidum wytwarza kwas mlekowy i octowy, które obniżają pH w środowisku jelitowym i uniemożliwiają rozwój bakterii niepożądanych, tym samym hamując procesy gnilne. Ponadto może przyczyniać się do lepszego odżywienia organizmu, ze względu na zdolność produkowania niektórych witamin z grup B i K. Może mieć wpływ na stymulowanie odpowiedzi immunologicznej dzięki zmniejszaniu produkcji histaminy i poprawie jakości przeciwciał.

Jest to jeden z najczęściej używanych gatunków bakteryjnych w preparatach probiotycznych.

Bifidobacterium longum

Jest Gram-dodatnią i beztlenową bakterią probiotyczną o dość silnie wydłużonych komórkach. To wysoko pożądany gatunek bakterii, który pełni wiele korzystnych funkcji w organizmie. Jego szczepy należą do najlepiej poznanych do tej pory szczepów. Ich obecność wspiera odporność, zmniejsza dolegliwości towarzyszące alergii, celiakii i IBS. Żyje głównie w jelicie grubym, ale też w pochwie. Wysokie pokłady tej bakterii zawiera mleko kobiet karmiących piersią. Badania wskazują, że gatunek B. longum może poprawić wartość odżywczą pokarmów. Dzieje się tak dlatego, że szczepy należące do tego gatunku istotnie wspomagają trawienie laktozy oraz innych składników pokarmowych, dzięki czemu następuje lepsze wchłanianie witamin oraz składników pokarmowych na poszczególnych poziomach układu pokarmowego.

Szczepy z tego gatunku mają zdolność do wytwarzania witamin z grupy B i enzymów – fosfatazy kazeinowej i lizozymu, posiadającego właściwości antybakteryjne wobec niepożądanych bakterii. Pośrednio redukuje stany zapalne oraz obniża poziom kortyzolu.

Badania kliniczne sugerują, że B. longum zmniejsza częstotliwość zaburzeń żołądkowo-jelitowych takich jak biegunka, nudności, zaparcia itp. oraz pomaga w funkcjonowaniu układu pokarmowego.

Biogospodarka

to według definicji OECD działalność polegająca na zastosowaniu biotechnologii, bioprocesów i bioproduktów w celu tworzenia dóbr i usług, w obliczu kurczenia się dostępnych zasobów i zmian degradujących środowisko.

Biologizacja

– stosowanie praw biologicznych rządzących procesami zachodzącymi w organizmach żywych do innych dziedzin (Słownik języka polskiego PWN, 2007).

Biologizacja rolnictwa

– „Operowanie w rolnictwie głównie biologicznymi czynnikami plonotwórczymi (komposty, obornik, biopreparaty, racjonalne płodozmiany, fitomelioracje, wysokoplenne odmiany odporne na agrofagi, retencja azotu biologicznego z roślin motylkowatych) w celu wyprodukowania zdrowszej żywności i ochrony środowiska” prof. dr hab. Lesław Zimny, Leksykon przyrodniczy polsko-angielski, Wrocław 2014, s. 48.

Biopreparaty
  1. naturalne wyroby zawierające żywe szczepy mikroorganizmów, lub ich wydzieliny, których substancje biologicznie aktywne usprawniają procesy życiowe zachodzące w glebie, wodzie i powietrzu oraz organizmach roślin, zwierząt i ludzi (szczepionki z mikroorganizmami pożytecznymi dla roślin, np. nitragina, azotobakteryna, a także szczepionki z mikroorganizmami pożytecznymi dla gleby (EmFarma, EmFarma Plus, Ema5) oraz mieszanki paszowe uzupełniające na bazie probiotyków stosowane w hodowli zwierząt (Pro-Biotyk (em15)).
  2. preparaty pochodzenia roślinnego, zwierzęcego lub z naturalnych minerałów o działaniu ochronnym, nawozowym i stymulującym wzrost roślin (Biochicol 020 PC, BETA-CHICOL, Biosept Active, Grevit 200 SL, Ema5 z wrotyczem, piasek kwarcowy),
  3. naturalne dodatki paszowe, takie jak konserwanty i detoksykanty, koncentraty pasz, premiksy, probiotyki, kokcydiostatyki, antyoksydanty, preparaty enzymatyczne, aminokwasy syntetyczne, witaminy, substancje pigmentujące stosowane w chowie zwierząt
  4. biopestycydy – czynniki biologiczne do zwalczania agrofagów roślin tj. patogenów, szkodników, chwastów. Dzielą się na następujące kategorie: preparaty zawierające żywe organizmy jak wrogowie naturalni szkodników, a także nicienie oraz mikroorganizmy takie jak bakterie, grzyby, wirusy, wiroidy i inne, preparaty zawierające feromony, oraz preparaty na bazie ekstraktów roślinnych.
  5. Naturalne, chemicznie obojętne (nietoksyczne dla ludzi, zwierząt i roślin) mieszanki bakteryjno-enzymowe, przystosowane do biodegradacji substancji organicznych zawartych w ściekach. Efekt ich działania polega na dynamicznym rozwoju aktywnej biologicznie biomasy, przyspieszającej biodegradację zanieczyszczeń organicznych. Biopreparaty stosuje się do wspomagania procesów unieszkodliwiania ścieków bytowo-gospodarczych i produkcyjnych, gnojowicy, osadów, tłuszczów, fekaliów itp. Wykorzystywane są także do mineralizacji fekaliów z ustępów suchych oraz ograniczające uciążliwości odorowe (ProBio Sanit, Bio-21, Biolatrin, Septofos).
  6. Naturalne środki myjące, czyszczące i piorące zawierające kompozycje mikroorganizmów, enzymy i inne naturalnego pochodzenia dodatki (ProBio Cleaner, BioKlean Soft, Mydło mikroorganiczne).
Bioróżnorodność

jest określeniem dla sumy gatunków lub ekosystemów analizowanych lub porównywanych obszarów. oznacza zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów pochodzących m.in.:, z ekosystemów lądowych, morskich i innych wodnych ekosystemów oraz zespołów ekologicznych, których są one części (Dz. U. 2002). Źródło: Dz.U.02.184.1532 Konwencja o różnorodności biologicznej, sporządzona w Rio de Janeiro dnia 5 czerwca 1992 r. (Dz. U. z dnia 6 listopada 2002 r. artykuł 2 Definicje).

Biotechnologia

– oznacza każde rozwiązanie technologiczne, które wykorzystuje systemy biologiczne, żywe organizmy lub ich pochodne do wytworzenia, albo modyfikowania produktów lub procesów (Dz. U. 2002). Źródło: Dz.U.02.184.1532 Konwencja o różnorodności biologicznej, sporządzona w Rio de Janeiro dnia 5 czerwca 1992 r. (Dz. U. z dnia 6 listopada 2002 r. artykuł 2 Definicje)

Cereibacter sphaeroides

Nazwa używana również w literaturze: Rhodobacter sphaeroides.

znana też pod starą nazwą jako Rhodopseudomonas sphaeroides, jest bakterią Gram-ujemną, należącą do podklasy Proteobacteria, izolowaną przede wszystkim z dna głębokich jezior i innych wód stojących. Zaliczana jest do grupy PNSB – purpurowych bakterii niesiarkowych, zdolnych do pozyskiwania energii z fotosyntezy (bakteria fototroficzna) lub rozkładu związków chemicznych oraz, w zależności od warunków otoczenia, do metabolizmu beztlenowego lub tlenowego z wykorzystaniem energii rozkładu wiązań chemicznych. Dzięki szerokim uzdolnieniom metabolicznym może wzrastać w zróżnicowanych warunkach, niezależnie od dostępu światła, podobnie jak zaliczana do tej samej grupy funkcjonalnej i wykazująca podobne właściwości Rhodopseudomonas palustris. R. sphaeroides jest również zdolny do wiązania azotu. Cechuje go wysoka zdolność do rozkładu materii organicznej, co jest pożądane w rolnictwie.

Nazewnictwo naukowe: LPSN / DSMZ

DNA — kwas deoksyrybonukleinowy

Nośnik informacji genetycznej. Kolejność jego jednostek budulcowych zapisuje informacje potrzebne do funkcjonowania i dziedziczenia cech organizmu. Analiza DNA pomaga rozpoznawać mikroorganizmy oraz określać ich pokrewieństwo.

Komórka

Podstawowa jednostka budowy i funkcjonowania organizmów żywych. Zachodzą w niej procesy przemiany materii, wzrostu i rozmnażania. Bakterie należą do prokariontów: ich materiał genetyczny nie jest zamknięty w jądrze komórkowym. Drożdże, pleśnie, rośliny i zwierzęta są eukariontami, których komórki mają jądro.

Konsorcjum mikroorganizmów

Zespół różnych mikroorganizmów współistniejących w jednym środowisku. Ich aktywności mogą się uzupełniać: związki wytwarzane przez jedne drobnoustroje stają się zasobami dla innych. Dobór współpracujących mikroorganizmów ma znaczenie dla stabilności kompozycji i przebiegu procesów biologicznych.

Kształty komórek bakterii

Bakterie mają różne formy: kuliste ziarniaki, wydłużone pałeczki i laseczki, maczugowce oraz formy zakrzywione i spiralne, takie jak przecinkowce, śrubowce i krętki. Kształt jest jedną z cech opisu mikroorganizmów, lecz sam nie wystarcza do identyfikacji gatunku.

Kultury mateczne (KM)

– szczepy mikroorganizmów lub ich konsorcja wytworzone w naturalnym procesie fermentacji na bazie gatunków powszechnie występujących w naturze, z udziałem mikroorganizmów, nie modyfikowanych genetycznie, z zachowaniem najwyższych standardów higienicznych i jakościowych. Służą do wytwarzania i uaktywniania wyrobów przeznaczonych do bezpośredniego użycia – zastosowania w wybranych ekosystemach.

Lacticaseibacillus casei

Nazwa używana również w literaturze: Lactobacillus casei.

Jest Gram-dodatnią bakterią probiotyczną w kształcie laseczki, względnie beztlenową, doskonale przystosowaną do trudnych warunków panujących w układzie pokarmowym. Jest nieruchliwa i mezofilna, czyli odporna na działanie wyższych temperatur. Dzięki wysokiej tolerancji na sok żołądkowy i sole żółci zasiedla komórki jelita grubego i przylega (adhezja) do jego śluzówki.

Występuje w fermentowanych produktach mlecznych i roślinnych oraz w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt. Suplementy probiotyczne zawierające L. casei stosuje się w celu zapobiegania lub leczenia biegunki rozmaitego pochodzenia. Dowiedziono również działania przeciwutleniającego. Dzięki temu może okazać się pomocny w stanach zapalnych, prawidłowej reakcji na stres czy wspieraniu odporności. W badaniach na myszach potwierdziły się przypuszczenia, że podawanie niektórych szczepów należących do L. casei hamowało cytokiny stanu zapalnego. W tych samych badaniach udowodniono, że suplementacja Lactobacillus casei zmniejsza poziom aflatoksyny we krwi i może poprawić niekorzystny wpływ na masę ciała i parametry krwi u szczurów. Ponadto podanie L. casei znacznie obniżyło odsetek nawrotów raka pęcherza i raka jelita grubego. U chorych na raka L. casei chroni przed wystąpieniem niealkoholowego stłuszczenia wątroby. Jako suplement diety wykazano, że niektóre szczepy należące do Lactobacillus casei poprawia równowagę mikrobiologiczną jelit, łagodzi zapalenie stawów, cukrzycę typu 2. Może przeciwdziałać prozapalnemu działaniu E. coli na zapalenie błony śluzowej jelit w chorobie Leśniowskiego-Crohna poprzez obniżenie poziomu cytokin prozapalnych. Suplementacja L. casei zmniejszyła ryzyko biegunki po antybiotykoterapii. L. casei wywiera dualny prebiotyczny wpływ na skład i różnorodność mikroflory jelitowej. Spożywanie odpowiedniej ilości L. casei wpływa na rozrost dobroczynnych szczepów z rodzaju: Prevotella, Lactobacillus, Faecalibacterium, Propionibacterium, Bifidobacterium i niektórymi Bacteroidaceae i Lachnospiraceae. Zdecydowanie hamuje rozwój niekorzystnych bakterii z rodzaju: Clostridium, Phascolarctobacterium, Serratia, Enterococcus, Shigella. L. casei zmniejsza szkodliwe działanie Pseudomonas i Acinetobacter. Dodatek do diety u myszy zwiększał odporność na zakażenie Candida albicans i Clostridium difficile. Dzieje się tak na skutek produkowania bakteriocyn. Podobne właściwości wykazuje także Lactobacillus paracasei.

Nazewnictwo naukowe: LPSN / DSMZ

Lactiplantibacillus plantarum

Nazwa używana również w literaturze: Lactobacillus plantarum.

jest Gram-dodatnią bakterią, zdolną do wzrostu w różnorodnych środowiskach, preferującą warunki beztlenowe. Są to mezofilne, nieruchliwe pałeczki występujące pojedynczo lub w krótkich łańcuchach w odcinkach jelita cienkiego a także w jamie ustnej i pochwie. Wykazują zdolność do biosyntezy wielu bakteriocyn o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, nie wykazując wrażliwości na działanie niektórych, klasycznych antybiotyków. Aktywnie prowadzą proces fermentacji mlekowej. Oznacza to, że rozkładając cukry dostępne w podłożu, wytwarza szeroką gamę metabolitów z kwasem mlekowym na czele, mając tym samym zdolność do obniżania pH środowiska. Poprzez biosyntezę związków korzystnych dla zdrowia, np. kwasu mlekowego czy krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, normalizują pracę jelita, czym zapewniają właściwe trawienie oraz wchłanianie składników pokarmowych. Natomiast poprzez wykorzystanie enzymu laktazy, mają zdolność rozkładania laktozy co jest istotne dla konsumentów borykających się z nietolerancją tego cukru. Jest powszechnie występującym przedstawicielem rodzaju Lactobacillus, spotykanym na tkankach roślinnych, a tym samym w naturalnych produktach spożywczych – kiszonej kapuście, ogórkach, oliwkach solonych, koreańskim kimchi, nigeryjskim ogi, zakwasie i innych sfermentowanych materiałach pochodzenia roślinnego, a także w niektórych serach i wędlinach fermentowanych. L. plantarum naturalnie zasiedla także przewód pokarmowy. Badania pokazują, że L. plantarum może zmniejszać ból, wzdęcia brzucha i zaparcia u pacjentów z zespołem jelita drażliwego. Zmniejsza też stany zapalne w organizmie. W medycynie niektóre szczepy z tego gatunku znajdują zastosowanie w chorobie Crohna. L. plantarum wydziela szereg bakteriocyn a w tym najbardziej znaną laktolinę, syntetyzuje aminokwas L-lizynę, która ma właściwości antywirusowe. L. plantarum wytwarza enzymy glikolityczne, zdolne rozkładać glikozydy cyjanogeniczne i jest skuteczny w eliminacji azotanów. L. plantarum eliminuje z żywności toksyny na drodze ich biotransformacji, w tym mykotoksyn pleśniowych i wykazuje aktywność przeciwdrobnoustrojową wobec Staphylococcus aureus i enterokoków.

Nazewnictwo naukowe: LPSN / DSMZ

Lactobacillus acidophilus

podobnie jak inne bakterie mlekowe, jest względnie beztlenową bakterią Gram-dodatnią, zdolną do wytwarzania kwasu mlekowego z laktozy i innych cukrów. Posiada właściwości probiotyczne i jest jednym z najważniejszych mikroorganizmów przewodu pokarmowego człowieka. Badania sugerują, że niektóre szczepy z gatunku L. acidophilus mogą pomóc w kontrolowaniu zakażeń jelitowych, a więc zmniejszaniu ryzyka wystąpienia biegunek oraz łagodzeniu ich przebiegu oraz poprawie trawienia przetworów mlecznych przez rozkład cukru mlecznego laktozy. Mogą one także wytwarzać substancje hamujące rozwój niektórych typów nowotworów, stymulować odpowiedź immunologiczną przeciwko niepożądanym mikroorganizmom jelitowym, łącznie z wirusami, a także pomagać w kontroli poziomu cholesterolu w surowicy krwi. Pełnią wiele pożytecznych funkcji o charakterze probiotycznym, w tym hamując wzrost mikroorganizmów chorobotwórczych i zapobiegając ich namnażaniu i kolonizacji organizmu człowieka. Udowodniono, iż szczepy z gatunku L. acidophilus wytwarzają naturalne substancje przeciwdrobnoustrojowe jak: lactocidynę, acidofilinę itp., wspomagające ochronę naszego organizmu przed infekcjami. Potwierdzono także, iż L. acidophilus wykazuje aktywność przeciwdrobnoustrojową wobec niektórych patogenów takich jak: Staphylococcus aureus, Salmonella, Escherichia coli, Clostridium difficile i Candida albicans, co ma istotne znaczenie przy zachowaniu równowagi i higieny intymnej. Sam gatunek bakteryjny jest nieodporny na działanie większości antybiotyków. Jest też wrażliwy na wilgoć i wysoką temperaturę.

Lactobacillus delbrueckii

Jest to bakteria Gram-dodatnia w kształcie pałeczek, rozmiary jej komórek mogą sięgać nawet 9,0 μm. Jest względnie beztlenowa i termofilna. Przemysłowo wykorzystuje się ją do produkcji jogurtów. Nie należy do naturalnej, stałej flory jelitowej, ale jest gatunkiem ważnym dla środowiska ludzkich jelit, z uwagi na zdolność do wyjątkowo wydajnego wytwarzania kwasu mlekowego na drodze homofermentacji mlekowej, czyli takiej, gdzie głównym i praktycznie jedynym produktem metabolizmu jest właśnie kwas mlekowy. Związek ten silnie obniża pH w jelitach, zapobiegając rozwojowi drobnoustrojów chorobotwórczych i gnilnych. Ponadto, podobnie jak inni przedstawiciele tego rodzaju, pewne szczepy tego gatunku wytwarzają naturalne związki o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Charakterystyczna dla tego gatunku jest bakteriocyna zwana bulgarikanem. Poszczególne szczepy tego gatunku działają synergicznie na różnych odcinkach przewodu pokarmowego zmniejszając przyczepność bakterii patogennych (szkodliwych) i uniemożliwiając kolonizację przewodu pokarmowego przez drobnoustroje chorobotwórcze.

Lactobacillus bulgaricus pomaga w procesie trawienia i buduje kolonie korzystnych bakterii w jelitach, dlatego jest wykorzystywana jako bakteria probiotyczna.

Wpływają ponadto na ogólną odporność organizmu, stymulując wytwarzanie przeciwciał i cytokin.

Lactococcus lactis

jest względnie beztlenową, intensywnie namnażającą się, nieprzetrwalnikującą, Gram-dodatnią bakterią zdolną do fermentacji mlekowej. W przeciwieństwie do bakterii z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium o komórkach owalnych i wydłużonych, Lactococcus posiada komórki okrągłe (ziarniaki), niekiedy nieco nieregularne, mogące się łączyć w łańcuszki. Od wieków gatunek ten jest szeroko stosowany w przetwórstwie mleka, do wyrabiania takich tradycyjnych wyrobów jak masło, maślanka, kefir i sery oraz do otrzymywania zakwasów żytnich do wytwarzania pieczywa, kiszenia warzyw i grzybów. Z tego też względu oraz z uwagi na naturalne występowanie w produktach spożywczych, mikroorganizm ten posiada status GRAS (ang. Generally Recognized As Safe) tzn. ogólnie uważany za bezpieczny. Niektóre szczepy należące do gatunku Lactococcus lactis sprzyjają wzmocnieniu odporności, mogą łagodzić objawy alergii i promują prawidłowe ciśnienie tętnicze. Wykazują również właściwości przeciwutleniające i zwiększają aktywność endogennych enzymów antyoksydacyjnych – katalazy, dysmutazy ponadtlenkowej oraz peroksydazy glutationowej. Bardzo dobrze poznana jest też biologia, metabolizm i genetyka tej bakterii.

Limosilactobacillus fermentum

Nazwa używana również w literaturze: Lactobacillus fermentum.

Gram-dodatnia pałeczka. Pod względem morfologicznym i fizjologicznym wykazuje podobne właściwości morfologiczne jak powyżej opisane bakterie należące do rodzaju Lactobacillus. Szczepy tego gatunku są wszechstronnie wykorzystywane m.in. do fermentacji żywności i karmy dla zwierząt. Powszechnie występuje w fermentowanych produktach; wchodzi również w skład prawidłowej mikroflory jelit. Stwierdzono, że niektóre szczepy z Lactobacillus fermentum charakteryzują się naturalną odpornością na niektóre antybiotyki i chemioterapeutyki. Lactobacillus fermentum może również zasiedlać przewód pokarmowy człowieka, a niektóre szczepy są związane z metabolizmem cholesterolu. Najnowsze badania skupiają się na wpływie probiotyków na funkcje metaboliczne gospodarza. Jednym z obszarów badań jest metabolizm cholesterolu przez bakterie kwasu mlekowego (LAB – Lactic Acid Bacteria). Badania in vitro wykazały, iż szczepy należące do gatunku Lactobacillus fermentum usuwają cholesterol na różne sposoby, poprzez przyswajanie, wiązanie się komórek powierzchniowych czy włączanie do własnych błon komórkowych. Mechanizm polega na zapobieganiu utleniania frakcji LDL cholesterolu przez co następuje poprawa profilu lipidowego. Spośród wszystkich bakterii probiotycznych L. fermentum wykazują największy potencjał przeciwutleniający. Są zdolne do zwiększania poziomu glutationu i innych endogennych enzymów antyoksydacyjnych. Hamują również wzrost patogennych bakterii i grzybów, w tym najbardziej problematycznych, lekoopornych szczepów gronkowca. Najczęściej są stosowane jako wsparcie terapii schorzeń jelit oraz w profilaktyce miażdżycy i chorób układu krążenia. Dobrze sprawdzają się również w przypadku nawracających infekcji w obrębie układu moczowo-płciowego. Zmierza w kierunku zapobiegania (profilaktyki) i przeciwdziałania wielu problemom zdrowotnym takim jak alergie, rozwój nowotworów, choroby zapalne, infekcje jelit, niedobory mikroelementów, podwyższony poziom cholesterolu.

Nazewnictwo naukowe: LPSN / DSMZ

Lipidy

Zróżnicowana grupa związków obejmująca m.in. tłuszcze, woski, sterole i fosfolipidy. Lipidy magazynują energię, współtworzą błony biologiczne oraz uczestniczą w przekazywaniu sygnałów w komórkach.

Posiew ilościowy

Metoda szacowania liczebności żywych mikroorganizmów zdolnych do wzrostu w danych warunkach. Polega na wysianiu próbki lub jej rozcieńczeń na odpowiednie podłoże, inkubacji i policzeniu powstałych kolonii. Wynik podaje się zwykle jako liczbę jednostek tworzących kolonie, czyli jtk (CFU), w gramie lub mililitrze próbki.

Pożyteczne Mikroorganizmy

to grupa naturalnych wyrobów na bazie odpowiednio dobranych kompozycji pożytecznych mikroorganizmów, specjalnie wyselekcjonowanych, niemodyfikowanych genetycznie szczepów drobnoustrojów, ich metabolitów, zawartych łącznie w fermentowanej mieszaninie z naturalnych składników. Wyroby te mogą wykazywać właściwości probiotyczne, przeciwutleniające, jak również bakterio- i fungistatyczne wobec patogenów i szczepów niepożądanych. Ich stosowanie nie wymaga karencji i prewencji (Zimny 2014). prof. dr hab. Lesław Zimny, Leksykon przyrodniczy polsko-angielski, Wrocław 2014, s. 296.

Pożywka mikrobiologiczna

Podłoże o składzie i odczynie dobranym do hodowli określonych mikroorganizmów. Dostarcza im niezbędnych składników odżywczych. Pożywka może być płynna, używana np. w kolbie lub bioreaktorze, albo stała, zwykle zestalona agarem, wykorzystywana m.in. na płytkach laboratoryjnych.

Prebiotyk
  • składniki pożywienia, które korzystnie wpływają na organizm gospodarza poprzez wybiórczą stymulację wzrostu i/lub aktywności jednej lub określonej grupy bakterii w jelicie, poprawiając w ten sposób zdrowie gospodarza. (Gibson i Roberfroid, 1995).
  • wybiórczo fermentowany składnik (pokarmowy-przyp.tłum.) skutkujący swoistymi zmianami składu i/lub aktywności mikroflory przewodu pokarmowego, przynoszący korzyść/ci zdrowotną/e dla gospodarza. (Gibson i in. et al. 2010) Food Science and Technology Bulletin: Functional Foods 7 (1) 1–19.).
Probiotechnologia

(gr. pro bios – dla życia) to sposób wytwarzania i stosowania niemodyfikowanych genetycznie kompozycji pożytecznych mikroorganizmów i ich metabolitów zawartych łącznie w fermentowanej mieszaninie z naturalnych składników. Probiotechnologia wzmacnia efektywność i bioasekurację w rolnictwie, w rewitalizacji i ochronie środowiska, jak również w gospodarstwie domowym i życiu człowieka, podnosząc jego zdrowotność (Zimny 2014). prof. dr hab. Lesław Zimny, Leksykon przyrodniczy polsko-angielski, Wrocław 2014, s. 296.

W wytwarzaniu płynnych preparatów ProBiotics Polska wykorzystywana jest technologia mikrobiologiczna oparta na naturalnym procesie niskotemperaturowej fermentacji mlekowej. Mieszaniny są zaszczepiane inokulatem wyselekcjonowanych bakterii kwasu mlekowego, czyli konsorcjum żywych komórek bakteryjnych gotowych do rozpoczęcia i przeprowadzenia fermentacji. Bakterie namnażają się, wykorzystując pożywkę pochodzącą z ekologicznej melasy z trzciny cukrowej.

Probiotyk

określany jest również jako: żywy, mikrobiologiczny dodatek, który wywiera korzystny wpływ na gospodarza poprzez zmienianie mikroflory bytującej w jego organizmie lub w jego środowisku, zapewnia bardziej efektywne przyswajanie pożywienia lub poprawia jego wartości odżywcze, usprawnia odpowiedzi immunologiczne poprzez poprawę jakości środowiska, z którym gospodarz jest związany (Verschuere i in.2000). (Verschuere, L., Rombaut, G., Sorgeloos, P., Verstraete, W., 2000a. Probiotic bacteria as biological control agents in aquaculture. Microbiology and Molecular Biology Review 64, 655–671, (tł. własne).

Probiotyki

to żywe drobnoustroje, które podane w odpowiedniej ilości wywierają korzystny wpływ na zdrowie gospodarza. (World Health Organization, Food and Agriculture Organization of the United Nations. Probiotics in food. Health and nutritional properties and guidelines for evaluation. FAO Food and Nutrition Paper 85; Rome 2006.).

Rhodopseudomonas palustris

jest Gram-ujemną, niesiarkową bakterią purpurową wchodzącą w skład grupy tzw. PNSB. Stwierdzono, ze R. palustris występuje w lagunach odpadów z chlewni, odchodach dżdżownic, przybrzeżnych osadach morskich i wodach stawów. Bakteria ta może rosnąć w środowisku tlenowym lub beztlenowym, może wykorzystywać światło, związki nieorganiczne lub związki organiczne do uzyskania energii, może ona pozyskiwać węgiel z dwutlenku węgla lub związków pochodzących z roślin zielonych. Może również pozyskiwać azot. Ta uniwersalność R. palustris wzbudza ogromne zainteresowanie społeczności naukowej i sprawia, że bakteria ta znajduje zastosowanie w wielu rozwiązaniach biotechnologicznych. To wszechstronnie uzdolniony mikroorganizm, który potrafi także wytwarzać amoniak z azotu atmosferycznego. Zależnie od okoliczności może jednak korzystać aż z czterech sposobów pozyskiwania energii – dokonując fotosyntezy, a nawet powodując korozję metali. Chociaż obecną u Rhodopseudomonas nitrooksygenazę opisano już kilkadziesiąt lat temu, dopiero teraz udało się odkryć jej zdolność do wytwarzania metanu. Co więcej, często wykorzystuje ten sam metan jako źródło pokarmu. Ze względu na jej wysokie zdolności do rozkładania szczątek organicznych zaimplementowano ją w preparatach przeznaczonych dla rolnictwa.

Saccharomyces cerevisiae

to gatunek drożdży wywodzących się z grzybów jednokomórkowych, którego poszczególne szczepy (drożdże piekarskie, drożdże winiarskie, gorzelnicze) znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach i posiadają ogromne znaczenie dla człowieka. Od starożytności wykorzystywane są w piekarnictwie, browarnictwie i gorzelnictwie. Drożdże te odpowiedzialne są za fermentację alkoholową. Komórki S. cerevisiae są owalne, niekiedy cytrynkowate, o średnicy około 5 do 10 mikrometrów, czyli kilkakrotnie większe od bakterii. Rozmnażają się bezpłciowo w procesie pączkowania. Saccharomyces cerevisiae to jeden z najbardziej wykorzystywanych w nauce i gospodarce mikroorganizmów. Gatunek ten jest wygodnym materiałem do badań, ponieważ jego hodowla nie jest skomplikowana, ma niskie wymagania, a przy tym charakteryzuje się szybkim wzrostem. Znaczenie tych drożdży w nauce wzięło swój początek z ich szerokiego zastosowania w przemyśle. Ponadto drożdże cechuje dość prosta budowa, ale jednocześnie bardzo podobna do komórek ludzkich z uwagi na przynależność do eukariontów. Saccharomyces cerevisiae był pierwszym organizmem eukariotycznym, dla którego poznano kompletną sekwencję genomu. Powstała wskutek tego projektu baza danych, jest wykorzystywana w wielu dziedzinach nauki, przyczyniając się do rozwoju wiedzy o mechanizmach i organizacji komórek eukariotycznych. Genom omawianego gatunku drożdży zawiera około 13 milionów par zasad i 6275 genów. Prawdopodobnie około 5800 z nich jest naprawdę funkcjonalnych. Około 1500 z nich to geny niezbędne do życia. Szacuje się, że około 23% genomu drożdży jest takie samo jak u ludzi. Mają również właściwości korzystnie wpływające na zdrowie a więc mogą być uznawane jako probiotyk. Rekomendowane są jako substytut dla osób stosujących dietę bezmięsną. Są bogatym źródłem witamin, szczególnie tych z grupy B i związków z grupy beta-glukanów. Wykazują także korzystny wpływ na stan mikroflory bakteryjnej, zwiększając funkcjonalność bariery jelitowej. W suplementach diety oraz lekach stosowane są głównie w celu wsparcia funkcjonowania układu pokarmowego. Obecne są także w produktach mających poprawiać jakość skóry, włosów i paznokci, choć obecny stan wiedzy na temat Saccharomyces cerevisiae wskazuje, że działanie wobec tych tkanek jest podyktowane ich wpływem na stan mikrobioty.

Streptococcus thermophilus

Gram-dodatnia, termofilna bakteria o okrągłych komórkach podobnych kształtem do komórek bakterii z rodzaju Lactococcus (ziarniaki). Zalicza się ją do paciorkowców zieleniejących, do podgatunku salivarius (wraz z Streptococcus salivarius i Streptococcus vestibularis ). Jako jedyny paciorkowiec nie wchodzi w skład flory fizjologicznej człowieka. Używa się jej w przemyśle spożywczym do produkcji jogurtów, serów i innych przetworów mlecznych. Uważa się, że jest drugim po L. lactis najważniejszym drobnoustrojem w procesach przetwarzania mleka. Głównym wytworem fermentacji laktozy, wykorzystywanej jako źródło węgla jest kwas mlekowy, w naturalnym środowisku przetworów mlecznych przechodzący często w mleczan wapnia. Produkuje ureazę. Posiada status GRAS. Posiada właściwości ułatwiające trawienie, przeciwnowotworowe, wzmacniające odporność, przeciwutleniające, ale również wiąże związki chloru oraz zapobiega infekcjom jelit i pochwy.

Nazewnictwo naukowe: LPSN / DSMZ

Szczep

Populacja mikroorganizmów pochodząca z określonego izolatu, należąca do danego gatunku. Szczepy tego samego gatunku mogą różnić się cechami, aktywnością metaboliczną i zastosowaniem. Dlatego właściwości wykazane dla jednego szczepu nie muszą odnosić się do wszystkich przedstawicieli gatunku.

Taksonomia mikroorganizmów

System klasyfikacji mikroorganizmów według ich pokrewieństwa. Obejmuje m.in. domeny, typy, klasy, rzędy, rodziny, rodzaje i gatunki. W obrębie gatunków rozróżnia się także podgatunki i szczepy. Nazwa gatunku i oznaczenie szczepu pozwalają precyzyjniej określić, o jakim mikroorganizmie mówimy.

Węglowodany — cukry i sacharydy

Związki organiczne stanowiące ważne źródło energii i materiał budulcowy. W zależności od liczby jednostek cukrowych wyróżnia się monosacharydy, oligosacharydy i polisacharydy. Do oligosacharydów należą m.in. dwucukry. Mikroorganizmy mogą wykorzystywać określone cukry w procesach fermentacji.

Literatura i nazewnictwo

Opisy gatunków mikroorganizmów: dr Piotr Nowotnik, „WD – WIR – Zautoryzowana wersja”, opisy z kolumny „Powinno być”. Objaśnienie procesu fermentacji: „Pytania i odpowiedzi dla WiR, PNO, RD”.

Podstawy mikrobiologii: Z. Libudzisz, K. Kowal, Z. Żakowska, Mikrobiologia techniczna, t. I–II, PWN, 2008; H.G. Schlegel, Mikrobiologia ogólna, PWN, 1996. Nazwy gatunków: baza LPSN / DSMZ. Opis gatunku nie jest deklaracją składu konkretnego wyrobu — jego skład należy sprawdzić na etykiecie.

Od zrozumienia
do działania

Poznaj zastosowania probiotechnologii lub porozmawiaj z doradcą o potrzebach swojego gospodarstwa, domu czy firmy.