Articol original

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

Probioticele au fost explorate pe scară largă în producție, cercetare, protecția mediului și prevenirea bolilor. Eforturile recente au fost dedicate separării de noi probiotice de microbi care nu au fost niciodată descoperiți și cercetării mecanismului lor de acțiune. PBDB, este o bază de date care colectează probiotice din diferite alimente fermentate. A fost stabilit și colectat 1730 de probiotice cunoscute (768 de producție, 264 de cercetări, 22 de protecție a mediului, 17 de control al bolilor, 659 altele) furnizând informații biologice pentru utilizare la oameni, animale și plante. Baza de date va fi actualizată și extinsă periodic. Baza de date poate furniza date empirice pentru o mai bună înțelegere și aplicare în studii bioinformatice. Funcția potențială a bazei de date a fost confirmată de baza de date inclusă, care permite analiza informațiilor biologice și mecanismele probioticelor pentru a prezice noi probiotice din resurse microbiene necunoscute. PBDB poate fi accesat la http://www.lzubiodrugs.com/.

probiotice

Introducere

Publicat online:

Tabelul 1. Bacteriocinele din probiotice izolate din diferite surse de alimente fermentate.

Această lucrare a avut ca scop cercetarea platformei de informații biologice a probioticelor din diferite alimente fermentate prin rezumarea diferitelor probiotice și predicția noilor tulpini microbiene cu analize comparative. Se poate spune că status quo-ul probioticelor, am creat și o bază de date cu medii probiotice. Modelele tipice de utilizare și compoziție a probioticelor pot dezvălui tendințe fundamentale în nutriția microbiană, precum și ne pot ajuta să găsim noi microorganisme probiotice prin cunoașterea microbilor existenți. Și apoi am dezvoltat un nou predictor de împerechere microbian-mediu bazat pe filogenetic care a permis predicția cu succes a noilor microbi în organismele cultivate. Putem furniza această resursă într-o bază de date online care poate fi căutată și oferim un instrument pentru a prezice noi probiotice pe baza informațiilor biologice, cum ar fi secvențele 16S rDNA. Baza de date PBDB a colectat 1730 de probiotice cunoscute (768 de producție, 264 de cercetări, 22 de protecție a mediului, 17 de control al bolii, 659 altele) și informațiile lor biologice la oameni, animale și plante. Baza de date va fi actualizată și extinsă periodic, care poate oferi informații biologice despre probiotice raportate și prezice noi probiotice din resurse microbiene necunoscute.

Caracteristicile nutriționale ale diferitelor alimente fermentate

Produse lactate sau alimente fermentate

Probioticele au fost obținute din baza de date Genbank, Pubmed, BeNa Culture Collection (BNCC) prin căutarea unei varietăți de tulpini probiotice. Cele patru probiotice clasificate provin din următoarele surse. Probioticele din produsele lactate fermentate sau din alimente au beneficii pentru oameni. Există, de asemenea, efecte terapeutice și preventive ale probioticelor din iaurt asupra bolilor precum cancerul, infecția, tulburările gastro-intestinale și astmul. [24] Tulburările intestinale, inclusiv constipație cronică, diaree, colită, dispepsie, dizenterie, sprue, pot fi îmbunătățite prin probiotice. În plus, pot avea efecte antibacteriene în intestin, proprietăți antitumorale, pot crește calitatea nutrițională a alimentelor și pot acționa ca un tratament al tuberculozei pulmonare.

Produse fermentate din soia sau alimente pe bază de cereale

Probioticele din produsele de soia fermentate sau din alimentele pe bază de cereale au un beneficiu pentru oameni. Soia are mulți compuși cu o varietate de proprietăți biologice care pot aduce beneficii sănătății umane. [25] Produsele din soia pot crește calitatea nutrițională și pot stimula sistemul imunitar. De-a lungul generațiilor, folosind microorganisme și enzimele acestora, cerealele au fost transformate în produse cu valoare adăugată. Cerealele fermentate pot îmbunătăți, de asemenea, digestia și pot reduce nivelul lipidelor din sânge.

Alimente din legume sau fructe fermentate

Probioticele din legumele tradiționale fermentate din legume sau fructe au, de asemenea, un beneficiu pentru oameni. Mai multe produse vegetale fermentate au o istorie îndelungată în nutriția umană. [26] Beneficiile vegetale fermentate includ activitatea anticanceroasă, anti-obezitatea, anti-constipația, antimicrobiană și antitumorală. [27] Kimchi poate fi considerat un aliment cu probiotice vegetale care contribuie la beneficii pentru sănătate într-o manieră similară cu iaurtul ca un aliment cu probiotice lactate. Vas serofluid (sau Jiang shui, în chineză), un aliment tradițional în cultura chineză de mii de ani. complex de formare a vaselor serofluidice și structură distinctă a comunităților fungice. Kimchi, probabil cel mai faimos aliment tradițional fermentat din Coreea, aproximativ 200 de tipuri de kimchi în Coreea. Tipurile de kimchi variază în funcție de legume, condimente și alte ingrediente utilizate și metode de preparare. Kimchi posedă proprietăți antiinflamatorii, antibacteriene, probiotice, reducerea colesterolului și proprietăți anti-îmbătrânire. [28]

Aplicarea probioticelor din alimentele fermentate

Alte probiotice din alimentele tradiționale fermentate pot fi utilizate în producție. Sunt utilizate în principal pentru a produce pectinază, protează alcalină, esterază, protează la temperaturi ridicate, lipază, celulază, prună ligninică și amilază. Microorganismele au fost recunoscute ca surse potențiale de enzime noi, deoarece produc enzime care sunt relativ mai stabile decât enzimele corespunzătoare derivate din plante și animale. [29] Poate fi folosit și ca aditiv pentru hrana animalelor pentru a îmbunătăți sănătatea păsărilor. Efectele benefice ale probioticelor includ creșterea mai mare, eficiența crescută a hranei, prevenirea tulburărilor intestinale și pre-digestia factorilor anti-nutriționali prezenți în ingrediente. Unele studii au atribuit probioticele îmbunătățirii creșterii animalelor datorită producției bacteriene de vitamine, aminoacizi, minerale, oligoelemente și enzime digestive. [30] O meta-analiză a efectelor probioticelor asupra creșterii porcilor a fost realizată printr-un studiu din 1980 până în 2015. Printre acestea, au fost efectuate 67 de studii privind efectele probioticelor asupra creșterii medii zilnice a porcilor și 60 de studii privind eficiența hranei animalelor. . Rezultatele au arătat că porcii suplimentați cu probiotice Câștigul mediu zilnic este crescut și eficiența hranei este îmbunătățită. [31]

În plus, studiile au arătat că probioticele pot crește aroma puiului și pot crește diversitatea florei intestinale. Pudra probiotică a fost preparată din P. pentrea și cinci spori Bacillus timp de 76 de zile. Abundența de Bacteroides în grupul probiotic a crescut, Bacillus a fost benefic pentru creșterea greutății corporale a cocoșului, iar nivelul mediu de acizi grași cu lanț scurt în grupul Pediococcus pentosus a fost mai mare. Pieptul de pui din grupul Pediococcus pentosus are substanțe aromatice mai caracteristice, în special (E) -2-heptanal, (E, E) -2, 4-nonadienal și unii acizi grași nesaturați C6-C9. Grăsimea puternică a puiului sau aroma de grăsime îmbunătățește direct aroma puiului. [32] În acest fel, probioticele vor fi utilizate pe scară mai largă în alimentele fermentate.

Informațiile corespunzătoare pentru fiecare probiotic, inclusiv speciile, condițiile de depozitare, condițiile de creștere, caracteristicile de creștere, modelele de tulpină, zonele de aplicare, metodele de trecere, descrierea, au fost obținute din baza de date BNCC. Funcția probiotică a fiecăruia a fost extrasă din descrierile din literatură. Literatura de specialitate descrie funcția unor probiotice pentru utilizare la oameni, animale, plante. Există dovezi empirice din ce în ce mai mari că microbiota intestinală este o componentă indispensabilă a sistemului de fiziologie umană. Întreruperea microbiotei intestinale poate provoca o serie de tulburări inflamatorii, imune și metabolice. Acest lucru a contribuit și la cercetarea impactului unor probiotice asupra sănătății umane prin medierea microbiotei intestinului uman. La nivel internațional, Organizația Mondială a Gastroenterologiei (OMG) a prezentat dovezile și a propus recomandări pentru utilizarea probioticelor pentru prevenirea și tratamentul bolilor. Probioticele au fost, de asemenea, explorate pe scară largă pentru a beneficia de beneficii terapeutice și pentru sănătate la om și pentru creșterea, protecția eht și întreținerea sănătății [33, 34] a animalelor din diverse medicamente. Aplicarea probioticelor pe plante poate crește, de asemenea, creșterea și randamentul.

Importanța și aplicarea potențială a PBDB

Structura și accesul bazei de date PBDB

PBDB conține în prezent 1730 de probiotice cunoscute (768 de producție, 264 de cercetări, 22 de protecție a mediului, 17 de control al bolii, 659 altele) și oferă informații biologice relevante. Probioticele din alimentele tradiționale fermentate (Figura 1) sunt utilizate în principal pentru a produce o băutură alimentară probiotică, suplimente nutritive și aditivi furajeri pentru a îmbunătăți sănătatea oamenilor, animalelor sau plantelor. Informațiile înțelese în prezent despre aceste probiotice au fost colectate (Tabelul 2). Baza de date poate furniza date empirice pentru studii comparative și bioinformatice. Aplicarea potențială a bazei de date a fost confirmată de baza de date inclusă, care permite analiza informațiilor biologice și mecanismele probioticelor pentru a prezice noi probiotice din resurse microbiene necunoscute. PBDB poate fi accesat la http://lzubiodrugs.com

Publicat online:

Tabelul 2. Principala sursă de probiotice. (a) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate cu lapte; (b) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate pentru leguminoase și cereale; (c) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate din legume; (d) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate din pește și carne.

Publicat online:

Figura 1. Probiotice generale în PDBD.

Figura 1. Probiotice generale în PDBD.

Aplicații ale bazei de date PBDB

Aplicațiile directe ale bazei de date PBDB pot fi ilustrate prin dezvoltarea unui produs probiotic. Folosind căutarea cuvintelor cheie PBDB, 768 de probiotice sunt utilizate pentru a produce produse probiotice. Dintre acestea, 679 de probiotice au fost folosite pentru a produce băuturi alimentare probiotice, 13 au fost utilizate pentru a produce suplimente nutritive, iar 76 au fost folosite pentru a produce hrană pentru animale. Există 264 de tipuri de probiotice utilizate în domeniul cercetării. Douăzeci și două sunt studiate pentru băuturile alimentare probiotice, cinci pentru suplimentele nutritive și șase pentru furajele pentru animale. În plus, există 22, 17 specii pentru protecția mediului și controlul bolilor (Tabelul 3). În special, multe probiotice sunt comercializate pentru uz uman, animal și plante, iar efectele lor probiotice pot fi găsite în pagina respectivă de intrare a probioticelor, iar detaliile suplimentare ale investigației relevante pot fi obținute din referințele furnizate în baza de date PBDB.

Publicat online:

Tabelul 3. Statisticile probioticelor incluse în PBDB.

În baza de date PBDB, intrările probiotice sunt încrucișate cu informațiile complete respective din referințe. Informațiile despre microorganisme și beneficiile asupra sănătății sau nutriției asupra alimentelor fermentate probiotice sunt extrem de utile pentru investigațiile funcțiilor, mecanismelor și efectelor clinice ale probioticelor fermentate. Exemple selectate de alte tulpini microbiene potențial interesante sunt rezumate în tabelele 4 și 5. Tabelul 4 oferă informații despre probioticele relevante din produsele umane enumerate de la primele 10 mărci de probiotice, ceea ce ne va ajuta să studiem în continuare microorganismele umane. Pentru a ilustra utilitatea bazei de date PBDB și a datelor de reticulare pentru facilitarea acestor studii, discutăm mai jos potențialele aplicații bazate pe unele dintre studiile genomice, funcționale și mecanice ale probioticelor descrise în literatură. Aceste informații permit analiza informațiilor biologice și mecanismele probiotice pentru a prezice noi probiotice din resurse microbiene necunoscute.

Publicat online:

Tabelul 4. Exemplul de produse probiotice comercializate și specii de probiotice constitutive.

Publicat online:

Tabelul 5. Aplicarea, caracteristicile și mecanismele probioticelor tipice.

Cercetarea bioinformatică a probioticelor

În ultimii ani, rolurile probioticelor ca ingrediente funcționale în alimente au fost foarte adoptate de consumatori și sunt în curs de investigare constantă de către comunitatea științifică. Ca urmare, pe piață au fost introduse mai multe alimente care conțin probiotice, cu o cotă anuală de câteva miliarde de dolari. Profilarea microbilor care implică ambii in vitro și in vivo abordările prezintă un interes deosebit în cercetarea probioticelor. O aplicație potențială a profilării este analiza genomică comparativă a ramurilor filogenetice specifice microbiotei intestinale și analiza acizilor nucleici pentru identificarea noilor candidați probiotici. Analiza meta-genomică a tulpinilor bacteriene a evoluat dintr-o specie specifică într-un mediu de fermentare a produselor lactate, cu informații din informațiile complete despre secvența genomului din baza de date GenBank, a fost confirmată ca având tendința de a suferi reducerea genomului atunci când este expusă la un mediu mai puțin complex. [70] Aceeași abordare poate fi utilizată pentru a identifica tulpinile bacteriene care produc molecule probiotice specifice în alimentele fermentate.

Cercetarea mecanismelor probioticelor tipice

Concluzie

Probioticele sunt bacterii active sau drojdii care sunt bune pentru sănătatea umană, în special pentru sănătatea sistemului digestiv. Majoritatea probioticelor provin din gen Lactobacillus și Bifidobacterium, și sunt două probiotice care se găsesc în mod obișnuit în produsele fermentate și în produsele lactate. Funcția, genealogia și genomica probioticelor sunt utile pentru descoperirea de noi probiotice și a altor specii și tulpini microbiene, precum și pentru înțelegerea funcției și mecanismului acestora. Grupurile microbiene, populațiile microbiene și cercetarea materiei întunecate microbiene și noile tehnici de screening a surselor microbiene și cercetarea probiotică au făcut progrese rapide. Datele obținute din aceste progrese de cercetare vor avansa în continuare înțelegerea noastră despre funcția și mecanismul probioticelor pentru a se potrivi mai bine sănătății umane, îngrijirii animalelor, protecției mediului și dezvoltării agricole.

Tabelul 1. Bacteriocinele din probiotice izolate din diferite surse de alimente fermentate.

Tabelul 2. Principala sursă de probiotice. (a) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate cu lapte; (b) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate pentru leguminoase și cereale; (c) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate din legume; (d) Pe baza diferitelor regiuni de alimente fermentate din pește și carne.

Tabelul 3. Statisticile probioticelor incluse în PBDB.

Tabelul 4. Exemplul de produse probiotice comercializate și specii de probiotice constitutive.

Tabelul 5. Aplicarea, caracteristicile și mecanismele probioticelor tipice.