База даних пробіотиків: потенційне джерело ферментованих продуктів

Оригінальна стаття

Повна стаття
Цифри та дані
Список літератури
Цитати
Метрики
Ліцензування
Передруки та дозволи
PDF

АНОТАЦІЯ

Пробіотики широко досліджувались у виробництві, дослідженнях, охороні навколишнього середовища та профілактиці захворювань. Останні зусилля були присвячені відділенню нових пробіотиків від мікробів, які ніколи не були відкриті, та дослідженню механізму їх дії. PBDB - це база даних, яка збирає пробіотики з різних ферментованих продуктів. Було створено та зібрано 1730 відомих пробіотиків (768 виробничих, 264 дослідницьких, 22 охорони навколишнього середовища, 17 боротьби з хворобами, 659 інших), що забезпечують біологічну інформацію для використання у людей, тварин та рослин. База даних буде періодично оновлюватися та розширюватися. База даних може надати емпіричні дані для кращого розуміння та застосування в біоінформаційних дослідженнях. Потенційна функція бази даних підтверджена включеною базою даних, яка дозволяє проводити аналіз біологічної інформації та механізми пробіотиків для прогнозування нових пробіотиків з невідомих мікробних ресурсів. Доступ до PBDB можна отримати за адресою http://www.lzubiodrugs.com/.

Вступ

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 1. Бактеріоцини з пробіотиків, які виділяються з різних джерел ферментованих продуктів.

Ця робота спрямована на дослідження біологічної інформаційної платформи пробіотиків у різних ферментованих продуктах харчування шляхом узагальнення різних пробіотиків та прогнозування нових мікробних штамів із порівняльним аналізом. Можна сказати, що статус-кво пробіотиків ми також створили базу даних пробіотичних середовищ. Типові закономірності використання та складу пробіотичних середовищ можуть виявити основні тенденції в харчуванні мікробів, а також допоможуть нам знайти нові пробіотичні мікроорганізми завдяки знанню існуючих мікробів. А потім ми розробили новий провісник сполучення мікробів із середовищем на основі філогенетики, який дозволив успішно передбачити нові мікроби в культивованих організмах. Ми можемо надати цей ресурс у базі даних, яку можна шукати в Інтернеті, та надати інструмент для прогнозування нових пробіотиків на основі біологічної інформації, такої як послідовності 16S рДНК. База даних PBDB зібрала 1730 відомих пробіотиків (768 виробничих, 264 дослідницьких, 22 охорони навколишнього середовища, 17 боротьби із захворюваннями, 659 інших) та їх біологічну інформацію у людей, тварин та рослин. База даних буде періодично оновлюватися та розширюватися, що може забезпечувати біологічну інформацію про зареєстровані пробіотики та прогнозувати нові пробіотики з невідомих мікробних ресурсів.

Харчові особливості різних ферментованих продуктів

Кисломолочні продукти або їжа

Пробіотики були отримані з бази даних Genbank, Pubmed, BeNa Culture Collection (BNCC) шляхом пошуку різноманітних штамів пробіотиків. Чотири класифіковані пробіотики походять із наступних джерел. Пробіотики з кисломолочних продуктів або їжі мають користь для людини. Також йогурт має терапевтичну та профілактичну дію пробіотиків на такі захворювання, як рак, інфекція, шлунково-кишкові розлади та астма. [24] Кишкові розлади, включаючи хронічні запори, діарею, коліт, диспепсію, дизентерію, спру, можуть бути покращені за допомогою пробіотиків. Крім того, вони можуть мати антибактеріальну дію на кишечник, протипухлинні властивості, підвищувати харчові якості їжі та діяти як лікування туберкульозу легенів.

Ферментовані соєві продукти або продукти на зерновій основі

Пробіотики з ферментованих соєвих продуктів або продуктів на основі зерна мають користь для людини. Соя має багато сполук з різноманітними біологічними властивостями, які потенційно приносять користь здоров’ю людини. [25] Соєві продукти можуть підвищити якість харчування та стимулювати імунну систему. З поколіннями, використовуючи мікроорганізми та їх ферменти, зерна злаків перетворювались на продукти з доданою вартістю. Ферментовані каші також можуть покращити травлення та знизити рівень ліпідів у крові.

Ферментована рослинна або фруктова їжа

Пробіотики з традиційних ферментованих овочевих або фруктових продуктів також мають користь для людини. Деякі ферментовані овочеві продукти мають давню історію в харчуванні людини. [26] Переваги ферментованих овочів включають протиракову, проти ожиріння, проти запорів, протимікробну та протипухлинну активність. [27] Кімчі можна вважати рослинною пробіотичною їжею, яка надає користь для здоров’я подібно до йогурту, як молочна пробіотична їжа. Блюдо із серофлюїдом (або Цзян-шуй, китайською мовою), традиційна їжа в китайській культурі протягом тисячоліть. Складний склад серофлюїдних страв та чітка структура грибкових спільнот. Кімчі, найвідоміша традиційна ферментована їжа в Кореї, близько 200 видів кімчі в Кореї. Типи кімчі відрізняються залежно від овочів, спецій та інших використовуваних інгредієнтів, а також методів приготування. Кімчі має протизапальні, антибактеріальні, пробіотичні властивості, знижує рівень холестерину та антивікові властивості. [28]

Застосування пробіотиків із ферментованих продуктів

Інші пробіотики з традиційних ферментованих продуктів можуть бути використані у виробництві. В основному вони використовуються для отримання пектинази, лужної протеази, естерази, високотемпературної протеази, ліпази, целюлази, лігнінової сливи та амілази. Мікроорганізми були визнані потенційними джерелами нових ферментів, оскільки вони виробляють ферменти, які є відносно більш стабільними, ніж відповідні ферменти, отримані з рослин і тварин. [29] Його також можна використовувати як кормову добавку для поліпшення здоров'я птиці. Сприятливий вплив пробіотиків включає більший ріст, підвищення ефективності харчування, запобігання кишковим розладам та попереднє перетравлення антиеліментарних факторів, що містяться в інгредієнтах. Деякі дослідження приписують пробіотики посиленню росту тварин завдяки бактеріальному виробленню вітамінів, амінокислот, мінералів, мікроелементів та травних ферментів. [30] Мета-аналіз впливу пробіотиків на ріст свиней було проведено в результаті дослідження з 1980 по 2015 рік. Серед них було проведено 67 досліджень щодо впливу пробіотиків на середньодобовий приріст свиней та 60 досліджень щодо ефективності кормів . Результати показали, що свиням, які отримують пробіотики, збільшується середньодобовий приріст та покращується ефективність корму. [31]

Крім того, дослідження показали, що пробіотики можуть збільшити смак курятини та збільшити різноманітність кишкової флори. Порошок пробіотику готували з P. pentrea та п’яти суперечок Bacillus протягом 76 днів. Чисельність бактероїдів у групі пробіотиків зросла, Bacillus сприяв збільшенню маси тіла півня, а середній рівень коротколанцюгових жирних кислот у групі Pediococcus pentosus був вищим. Куряча грудка групи Pediococcus pentosus має більш характерні смакові речовини, особливо (Е) -2-гептанал, (Е, Е) -2, 4-ненадієнал та деякі ненасичені жирні кислоти С6-С9. Сильний курячий жир або жирний аромат безпосередньо покращує курячий смак. [32] Таким чином, пробіотики будуть ширше застосовуватися у ферментованих продуктах харчування.

Відповідна інформація для кожного пробіотику, включаючи види, умови зберігання, умови росту, характеристики росту, схеми штамів, області застосування, способи проходження, опис, були отримані з бази даних BNCC. Пробіотична функція кожного з них була виділена з описів у літературі. У літературі описується функція деяких пробіотиків для використання у людей, тварин, рослин. З'являється все більше емпіричних доказів того, що мікробіота кишечника є необхідним компонентом системи фізіології людини. Порушення мікробіоти кишечника може спричинити низку запальних, імунних та метаболічних порушень. Це також сприяло дослідженню впливу деяких пробіотиків на здоров'я людини через посередництво мікробіоти кишечника людини. На міжнародному рівні Всесвітня організація гастроентерології (ВГО) представила докази та запропонувала рекомендації щодо використання пробіотиків для профілактики та лікування захворювань. Пробіотики також широко досліджувались для отримання терапевтичних переваг та користі для здоров’я для людей, а також для росту, захисту та підтримки здоров’я [33, 34] тварин у різних видах медицини. Застосування пробіотиків на рослинах також може сприяти зростанню та врожайності.

Важливість та потенційне застосування PBDB

Структура та доступ до бази даних PBDB

В даний час PBDB містить 1730 відомих пробіотиків (768 виробництва, 264 дослідження, 22 охорони навколишнього середовища, 17 боротьби з хворобами, 659 інших) та надає відповідну біологічну інформацію. Пробіотики з традиційних ферментованих продуктів (рис. 1) в основному використовуються для виробництва пробіотичного харчового напою, харчових добавок та кормової добавки для поліпшення здоров'я людей, тварин або рослин. Наразі зрозуміла інформація про ці пробіотики була зібрана (таблиця 2). База даних може надати емпіричні дані для порівняльних та біоінформаційних досліджень. Потенційне застосування бази даних підтверджено включеною базою даних, яка дозволяє проводити аналіз біологічної інформації та механізми пробіотиків для прогнозування нових пробіотиків з невідомих мікробних ресурсів. Доступ до PBDB можна отримати за адресою http://lzubiodrugs.com

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 2. Основне джерело пробіотиків. (a) На основі різних регіонів молочних ферментованих продуктів; (b) на основі різних регіонів бобових та злакових ферментованих продуктів; (c) На основі різних регіонів рослинної ферментованої їжі; (d) Виходячи з різних регіонів рибних та м'ясних ферментованих продуктів.

Опубліковано в Інтернеті:

Рисунок 1. Загальні пробіотики в PDBD.

Застосування бази даних PBDB

Безпосереднє застосування бази даних PBDB можна проілюструвати розробкою пробіотичного продукту. За допомогою пошуку за ключовими словами PBDB для виробництва пробіотичних продуктів використовується 768 пробіотиків. З них 679 пробіотиків використовували для виробництва пробіотичних харчових напоїв, 13 - харчових добавок та 76 - кормів для тварин. У дослідницькій галузі використовується 264 види пробіотиків. Двадцять два вивчаються на пробіотичні харчові напої, п’ять на харчові добавки та шість на корм для тварин. Крім того, існує 22, 17 видів для охорони навколишнього середовища та боротьби з хворобами (табл. 3). Зокрема, багато пробіотиків продаються для використання людьми, тваринами та рослинами, а їх пробіотичні ефекти можна знайти на відповідній сторінці введення пробіотиків, а додаткові подробиці відповідного дослідження можна отримати з посилань, що містяться в базі даних PBDB.

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 3. Статистика пробіотиків, включених до PBDB.

У базі даних PBDB записи пробіотиків зшиті з відповідною повною інформацією з посилань. Інформація про мікроорганізми та користь для здоров’я чи харчування щодо ферментованих пробіотичних продуктів є дуже корисною для досліджень функцій, механізмів та клінічних ефектів ферментованих пробіотиків. Вибрані приклади інших потенційно цікавих мікробних штамів узагальнено в таблицях 4 і 5. У таблиці 4 наведено інформацію про відповідні пробіотики в перелічених продуктах для людини від 10 найкращих марок пробіотиків, що допоможе нам у подальшому вивченні мікроорганізмів людини. Щоб продемонструвати корисність бази даних PBDB та зшиваючих даних для полегшення таких досліджень, ми обговоримо нижче потенційні додатки, засновані на деяких описаних у літературі геномних, функціональних та механізмових дослідженнях пробіотиків. Ця інформація дозволяє аналізувати біологічну інформацію та механізми пробіотиків для прогнозування нових пробіотиків з невідомих мікробних ресурсів.

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 4. Приклад продаваних продуктів пробіотиків та складових видів пробіотиків.

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 5. Застосування, характеристики та механізми типових пробіотиків.

Біоінформатичні дослідження пробіотиків

В останні роки роль пробіотиків як функціональних інгредієнтів у харчових продуктах була високо прийнята споживачами і знаходиться під постійним розслідуванням наукового співтовариства. В результаті на ринку було представлено кілька продуктів, що містять пробіотики, щорічна частка яких складає кілька мільярдів доларів. Профілювання мікробів за участю обох в пробірці і в природних умовах підходів представляє особливий інтерес у дослідженні пробіотиків. Одним з можливих застосувань профілювання є порівняльний геномний аналіз конкретних філогенетичних підгалузей мікробіоти кишечника та аналіз нуклеїнових кислот для ідентифікації нових кандидатів на пробіотики. Підтверджено, що метагеномний аналіз штамів бактерій, виділених з конкретного виду в середовищі молочного бродіння, з інформацією з повної інформації про послідовність геномів у базі даних GenBank, має тенденцію до зменшення геному під впливом менш складного середовища. [70] Той самий підхід може бути використаний для ідентифікації штамів бактерій, які продукують специфічні молекули пробіотиків у ферментованих продуктах харчування.

Дослідження механізмів типових пробіотиків

Висновок

Пробіотики - це активні бактерії або дріжджі, які корисні для здоров’я людини, особливо для здоров’я травної системи. Більшість пробіотиків - із роду Лактобактерії і Біфідобактерії, і це два пробіотики, які зазвичай містяться у ферментованих продуктах та молочних продуктах. Функція, генеалогія та геноміка пробіотиків корисні для відкриття нових пробіотиків та інших мікробних видів та штамів, а також для розуміння їх функції та механізму. Групи мікробів, мікробні популяції та дослідження мікробної темної речовини та нові методи для скринінгу мікробних джерел та дослідження пробіотиків досягли швидкого прогресу. Дані, отримані в результаті цих досліджень, ще більше сприятимуть нашому розумінню функції та механізму пробіотиків, які краще відповідають здоров’ю людини, догляду за тваринами, захисту навколишнього середовища та розвитку сільського господарства.

Таблиця 1. Бактеріоцини з пробіотиків, які виділяються з різних джерел ферментованих продуктів.

Таблиця 3. Статистика пробіотиків, включених до PBDB.

Таблиця 4. Приклад продаваних продуктів пробіотиків та складових видів пробіотиків.

Таблиця 5. Застосування, характеристики та механізми типових пробіотиків.