UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
GEISE CRISTINA DE JESUS
ALIMENTOS PROBIÓTICOS
Efeitos Benéficos
Lorena
2014
GEISE CRISTINA DE JESUS
ALIMENTOS PROBIÓTICOS
Efeitos Benéficos
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação
apresentado à Escola de Engenharia de Lorena
da Universidade de São Paulo como requisito
parcial para conclusão do curso de Engenharia
Bioquímica.
Orientador: Prof. Dr. Ismael Maciel de Mancilha
Lorena
2014
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por
qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa,
desde que citada a fonte.
CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO
Chefia Técnica de Serviço de Biblioteca
Escola de Engenharia de Lorena
Jesus, Geise Cristina
Alimentos probióticos: efeitos benéficos / Geise Cristina de Jesus.– Lorena: 2014.
61p.
Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de
Engenharia Bioquímica. Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo.
Orientador: Ismael Maciel de Mancilha
1.
Probióticos. 2. Lactobacillus. 3.Intestino. 4. Alimentos funcionais. I. Mancilha, Ismael
Maciel de, oriente.
Aos meus pais, Maria e Vital, pelo amor,
incentivo, apoio incondicional e por toda
dedicação.
Agradecimentos
À Deus, por estar sempre me guiando, e pela graça recebida de encerrar
mais uma etapa na minha vida, renovando os meus caminhos para um novo
amanhecer.
Aos meus pais, Maria e Vital, por todo seu amor, incentivos e apoio nesses
anos de caminhada.
Aos meus irmãos, Gisele e Fábio (in memorian), pelo amor sincero e amizade
eterna.
Aos meu sobrinhos, por me reavivarem com suas alegrias e fazendo com que
eu deseje ser exemplo de dedicação.
Ao meu namorado Silas, por ser tão prestativo, compreensivo e amoroso.
Á toda minha família, que nos momentos de minha ausência dedicados aos
estudos, sempre entenderam que o futuro é feito a partir da constante dedicação no
presente.
Às amigas de república: Amanda, Helena, Marina, Renata S. e Renata T.;
Isabela e Paula; pela oportunidade de convívio com a diferença, e torcida a cada
passo dado.
Aos meus amigos de infância por todo apoio e cumplicidade, pois mesmo
quando distantes estavam presentes.
Ao Prof. Ismael Maciel de Mancilha pela orientação, paciência e confiança
neste trabalho.
À Mônica Akemi e aos colegas de trabalho da Yakult, pela compreensão,
confiança e oportunidade de aprendizado contínuo.
Á todos que fizeram parte da minha formação pessoal e profissional, seja
levando um pouquinho de mim ou deixando um pouco de si, meu muito obrigada.
“A educação é a arma mais
poderosa que você pode usar
para mudar o mundo”.
Nelson Mandela
Resumo
JESUS, G. C. Alimentos probióticos: efeitos benéficos. 2014. 61f. Monografia –
Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2014.
A preocupação com a manutenção da saúde vem aumentando ao longo dos anos,
sendo que um de seus pilares é a presença de uma microbiota do trato
gastrointestinal (TGI) equilibrada. Um dos elementos importantes na alimentação
que conferem benefícios perceptíveis à saúde são os alimentos funcionais com
destaque para os probióticos. Segundo a Organização Mundial da Saúde produtos
probióticos são aqueles constituídos de microrganismos vivos que quando ingeridos
em quantidades adequadas conferem efeitos benéficos ao organismo do
hospedeiro. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo reportar dados da
literatura abrangendo aspectos relevantes sobre alimentos funcionais focando nas
espécies de microrganismos probióticos e seus respectivos mecanismos de ação,
além de seus efeitos benéficos no tocante a modulação da microbiota do TGI do
hospedeiro.
Palavras-chave: Probióticos, Lactobacillus, Intestinos e Alimentos funcionais
Abstract
JESUS, G. C. Foods Probiotics: beneficial effects, 2014. 61f. Monograph - Escola
de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2014.
Concern for health maintenance has been increasing over the years, and one of its
pillars is the presence of a balanced microbiota of the gastrointestinal tract. One of
the important elements in food that confer health benefits are noticeable functional
foods, especially probiotics. According to the World Health Organization, probiotics
products are those consisting of live microorganisms that when ingested in adequate
amounts confer beneficial effects to the host organism. Thus, the present study
aimed to report data covering relevant aspects of the literature on functional foods
focusing on species of probiotic microorganisms and their mechanisms of action, in
addition to its beneficial effects on the modulation of the host microbiota of the TGI.
Keywords: Probiotics, Lactobacillus, Intestine and Functional Foods
Lista de Figuras
Figura 1 Proteção da microflora intestinal contra patógenos .................................... 17
Figura 2 Distribuição microbiana ao longo do TGI.................................................... 23
Figura 3 Distinção dos microrganismos da Microbiota Intestinal .............................. 24
Figura 4 Estrutura molecular da Inulina .................................................................... 27
Figura 5 Produtos da fermentação de prebióticos .................................................... 28
Figura 6 Reações dos probióticos e prebióticos e aos seus efeitos sobre a saúde .. 29
Figura 7 Parede celular de bactérias Gram positivas ............................................... 31
Figura 8 Bactérias do gênero Bifidobacterium .......................................................... 32
Figura 9 Bactérias do gênero Lactobacillus .............................................................. 32
Figura 10 Vias do metabolismo homofermentativo e heterofermentativo de
carboidratos ...................................................................................................... 36
Figura 11 Quiralidade molecular do Ácido Lático ..................................................... 37
Figura 12 Efeitos benéficos resultantes de associação simbiótica ........................... 41
Figura 13 Microrganismos patogênicos .................................................................... 44
Figura 14 Microrganismos probióticos ...................................................................... 44
Figura 15 Níveis de Indican na urina ........................................................................ 45
Figura 16 Níveis de P-Cresol na urina ..................................................................... 45
Lista de Siglas
ANVISA
Agência Nacional de Vigilância Sanitária
DNA
Ácido Desoxirribonucleico
FOS
Frutoligossacarídeos
IgA
Imunoglobulina A
IgM
Imunoglobulina M
mL
Mililitros
MOS
Mananoligossacarídeos
MS
Ministério da Saúde
nLDH
Desidrogenase Lática
rDNA
Ácido Desoxirribonucleico Ribossômico
TGI
Trato gastrointestinal
UFC
Unidades Formadoras de Colônias
USP
Universidade de São Paulo
Sumário
1.
INTRODUÇÃO ................................................................................................. 12
2.
METODOLOGIA ............................................................................................... 13
3.
REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................ 14
3.1.
Microbiota Intestinal .................................................................................... 14
3.1.1. Desenvolvimento e Atuação da Microbiota Intestinal ........................... 15
3.1.2. Mecanismos de Ação da Microbiota Intestinal ...................................... 17
3.1.3. Diferenciação da Microbiota do TGI ....................................................... 21
3.1.4. A modulação da microbiota intestinal e alteração do metabolismo
microbiano .......................................................................................................... 24
3.2.
Prebióticos ................................................................................................... 26
3.3.
Probióticos................................................................................................... 29
3.3.1. Definição................................................................................................... 30
3.3.2. Espécies de microrganismos com propriedades probióticas .............. 31
3.3.3. Metabolismo de Carboidratos por Bactérias Lácticas .......................... 34
3.3.4. Ácido Láctico ........................................................................................... 36
3.3.5. Mercado de Alimentos Probióticos ........................................................ 38
3.4.
Simbióticos .................................................................................................. 40
3.5.
Benefícios da ingestão de alimentos probióticos ..................................... 42
4.
CONCLUSÃO ................................................................................................... 46
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 47
ANEXO. ................................................................................................................... 61
12
1. INTRODUÇÃO
A procura incessante por uma alimentação mais saudável, equilibrada e que
confira efeitos benéficos para a manutenção da saúde da população, vem
aumentando com o passar dos anos. Os consumidores almejam produtos e
alimentos que enriqueçam a dieta, mantendo assim, a boa saúde.
Os
alimentos
funcionais,
com
destaque
para
aqueles
que
contêm
microrganismos vivos que apresentam propriedades que conferem efeitos benéficos
ao hospedeiro são definidos como alimentos probióticos. De acordo com dados
reportados na literatura, para que estes efeitos possam ser observados estes devem
ser consumidos em níveis adequados e em intervalos regulares.
A influência da microbiota intestinal sobre o funcionamento do organismo é
notável, visto que influencia nas reações bioquímicas do hospedeiro. Quando a
microbiota intestinal se encontra equilibrada, esta apresenta a capacidade de
impedir os efeitos desfavoráveis das espécies patogênicas presentes no TGI. Assim
sendo, a proliferação de microrganismos patogênicos no TGI revela o desequilíbrio
da microbiota, levando a ocorrência de enfermidades
As espécies de microrganismos que apresentam propriedades probióticas mais
utilizadas pertencem aos grupos das bactérias do ácido Láctico (BAL), com
destaque para espécies de Lactobacillus e Bifidobacterium. Dentre os benefícios
causados por estas espécies incluem o seu valor terapêutico dos alimentos devido
ao aumento dos níveis de vitaminas do complexo B e aminoácidos, absorção de
cálcio, ferro e magnésio, além da melhora significativa dos mecanismos naturais de
defesa do organismo.
Diante do exposto, o presente trabalho teve por objetivo reportar dados da
literatura procurando ressaltar os benefícios da ingestão de alimentos probióticos,
como suplementação da dieta, bem como os mecanismos de ação destas espécies
com vistas tendo como a modular e manter equilibrada a microbiota do TGI tendo
como consequência a manutenção da saúde.
13
2. METODOLOGIA
A pesquisa que sustentou esta monografia consistiu de uma revisão bibliográfica
sobre o tema proposto com ênfase em artigos científicos previamente publicados,
livros e internet.
Ruiz (1976) afirmou que a pesquisa bibliográfica tem função de justificar o
objetivo da revisão literária, colaborando na mesma. O autor enuncia que ”a
pesquisa bibliográfica consiste no exame desse manancial, para levantamento e
analise do que já produziu sobre determinado assunto”.
Já Marconi e Lakatos (2008) afirmaram que a exploração da bibliografia e de
fontes complementares de certo assunto, se dá por busca de variadas bibliografias
mais analisadas e especialmente destacadas pelo seu conteúdo, sendo no modo de
literatura, arquivo acadêmico, publicação em revistas, consulta na Internet. Ao
colocar o pesquisador em contato direto com essas fontes de estudo possibilita-se a
análise e manipulação destas informações com outras bibliografias que já foram
publicadas.
Desta forma, o presente estudo foi elaborado através do levantamento de
informações encontradas na literatura pertinente. Para tanto, foram realizadas
pesquisas por meio de consultas de arquivos originais e de revisão em bases de
dados acadêmicas virtuais. Além disso, foram realizadas consultas em revistas
eletrônicas e na base de dados tradicional, utilizando as palavras-chave: Alimentos
funcionais, Lactobacilos, Probióticos e Intestino.
14
3. REVISÃO DA LITERATURA
3.1.
Microbiota Intestinal
Isolauri e Salminen (2006) definem a microbiota humana como um ecossistema
complexo e de grande importância para o hospedeiro, pois permite a ocorrência de
várias reações metabólicas além da defesa de infecções bacterianas. Estimulada
por várias condições de saúde do hospedeiro, a composição deste ecossistema
microbiano possui grande dinamismo. Laparra e Sanz (2010) afirmam que os
integrantes da microbiota intestinal podem resultar em efeitos prejudiciais ou em
benéficos.
Marques et al. (2010) afirma que nos primeiros dias de vida, o neonato tem seu
TGI colonizado por bactérias oriundas especialmente do leite materno. O recémnascido apresenta uma microbiota inicial com pouca variabilidade e baixa
estabilidade. Durante os dois primeiros anos de vida, a microbiota do hospedeiro
amplia para atingir à semelhança com o adulto. (LAPARRA, SANZ; 2010)
Segundo O’hara e Shanahan (2007), no intestino de um indivíduo adulto habitam
cerca de 15 espécies preponderantes de microrganismos e a alteração dos hábitos
alimentares, do cotidiano e avanço da idade podem alterar a composição da
microbiota.
Quando agentes antimicrobianos são administrados, pode ocorrer o rompimento
da microbiota habitual resultando na redução da colonização de resistência e na
alteração da atividade metabólica dos microrganismos do cólon. Por isso, distúrbios
do trato gastrointestinal e a eliminação total ou parcial de lactobacilos são
consequências da terapia antimicrobiana. (HÄNNINEN & SEN, 2008).
A ingestão de alimentos que incluem culturas de bactérias probióticas ou até
mesmo os alimentos prebióticos, que estimulam o crescimento da microbiota
benéfica do cólon, é muito importante, pois reduz consideravelmente a proliferação
de bactérias maléficas e por consequência, revigora o mecanismo natural de defesa
do hospedeiro (PUUPPONEN-PIMIÄ et al., 2002).
15
Hänninen e Sen (2008) valorizam o consumo dos alimentos pré e probióticos
uma vez que diversos estudos comprovam os resultados positivos quando se
relaciona a ação defensora dos lactobacilos contra os microrganismos patógenos no
TGI. Além disso, alguns indícios apontam que a alteração da microbiota intestinal
pode causar a geração de efeitos favoráveis e preventivos de enfermidades (REID,
2008).
3.1.1. Desenvolvimento e Atuação da Microbiota Intestinal
A conservação e melhora no bem-estar, assim como o não comparecimento de
doenças ocorrem devido à presença e atuação de uma microflora intestinal
saudável. Os mecanismos de defesa contra os microrganismos patógenos são
acentuados e favorecem “a imunidade intestinal pela aderência à mucosa e
estimulam as respostas imunes locais”. Este fenômeno ocorre por causa da barreira
formada pela microbiota benfeitora. (SANTOS, 2010)
Quando seres humanos ainda habitam o útero materno, eles são livres me
microrganismos, ou seja, seu TGI ainda é estéril. No momento do nascimento, as
superfícies e mucosas são colonizadas rapidamente por populações microbianas
naturais e características. (BORBA, 2003; STAINKI, 2012).
No parto, o neonato entra em contato com os microrganismos no momento em
que passa pelo trato vaginal da genitora que, por sua vez, teve um crescimento
exponencial de lactobacilos no momento anterior à concepção. Assim sendo, o
recém-nascido apresenta predominância destes microrganismos em seu cólon.
(STAINKI, 2012). Já Adlerberth (1998) afirma que durante o parto normal transmitese a microbiota materna para o neonato, fato que não se concretiza em uma
cesariana e, isto pode limitar a instauração de bactérias anaeróbias.
Diferentes espécies de microrganismos entram em contato com o organismo do
bebê devido à respiração e o início da alimentação. Este processo de povoamento
microbiano dura de seis meses a um ano, à medida que ocorre a instalação de uma
microflora análoga a de um indivíduo adulto. (BORBA, 2003; STAINKI, 2012).
16
Carvalho (2002) detalha que o colostro e o leite humano são os responsáveis
pela carga microbiana secundária viável que os neonatos recebem e são originários
dos mamilos, ductos lactíferos, pele e mãos. Além disso, o aumento de bactérias
aeróbias ou aeróbias facultativas tais como Enterobactérias, Enterococos e
Stafilococos ocorrem devido à alta taxa de oxigênio disponível no cólon do recémnascido.
A utilização de oxigênio por estas espécies transforma o meio, que fica reduzido
e apropriado para o desenvolvimento da população de bactérias anaeróbias
obrigatórias
e,
consequente
proliferação
de
bactérias
exemplificadas
por
Bacteróides, Bifidobactérias e Clostridium. (ADLERBERTH, 1998)
A digestão de alimentos e a fermentação de carboidratos mal digeridos são
auxiliadas pela microbiota benéfica, pois assistem na conversão de fibras da dieta
alimentar e produzem proteínas e ácidos graxos de cadeia curta, tais como butirato,
propionato, acetato e lactato. Os colonócitos consomem preferencialmente butirato,
resultado da fermentação das fibras. (COPPINI, 2001)
As substâncias butirato, propionato, acetato e lactato apresentam papel essencial
no funcionamento adequado do cólon, sendo que desempenham uma importante
função de fonte de energia para a população de enterócitos e colonócitos. Além
disso, incita o crescimento celular epitelial, “fluxo sanguíneo visceral e intensificam a
absorção de sódio e água, ajudando a reduzir a carga osmótica de carboidrato
acumulado”. (MATHAI, 2002).
Beyer (2002) citado por Santos (2010) enumera algumas funções do
metabolismo e também nutricionais, que incluem “hidrólise de ésteres de colesterol,
de andrógenos, estrógenos e de sais biliares e a utilização dos carboidratos,
proteínas e lipídeos”.
Diversos
outros
nutrientes
são
formados
por
síntese
bacteriana
e
disponibilizados para a assimilação, cooperam para o suplemento de vitaminas tais
como “K, B12, tiamina e riboflavina”. (KLEIN et al., 2003)
17
3.1.2. Mecanismos de Ação da Microbiota Intestinal
A razão da utilização de probióticos na dieta alimentar é a alteração da
microbiota intestinal, fator essencial para a melhora da saúde do hospedeiro. É
conservada a probiose do animal, ou seja, a capacidade de resistência dos
microrganismos benéficos contra o desenvolvimento de espécies patogênicas.
(GHADBAN, 2002).
Responsáveis por efeitos favoráveis ao organismo, os probióticos podem ser
utilizados de diversas formas. Bactérias como Bifidobactérias e Lactobacilos tem
capacidade de elevar o valor nutricional e terapêutico dos alimentos devido ao
crescimento dos níveis de “vitaminas de vitaminas do complexo B e aminoácidos,
além da absorção acrescida de cálcio, ferro e magnésio.” (COUDRAY et al., 2005;
SNELLING, 2005 apud ROCHA, 2011)
A proteção da microflora intestinal contra populações patogênicas ocorre pelos
microrganismos que constituem os probióticos suplementares da dieta, demonstrado
pela figura 1. Assim sendo, os probióticos possuem mecanismos de ação baseados
nas mesmas razões que a microbiota intestinal faz uso no crescimento de suas
funções Os modos de ação principais são e “exclusão competitiva, estímulo ao
sistema imune, efeito nutricional, produção de substâncias antibacterianas e
enzimas”. (UTIYAMA, 2004; SHIM, 2005)
Figura 1 Proteção da microflora intestinal contra patógenos
Fonte: (Adaptado) http://www.maisqualidadedevida.com.br/disbiose-intestinal-3/
18
a) Competição por Sítios de Ligação ou Exclusão Competitiva
Ao adicionar culturas de microrganismos probióticos em nossa dieta alimentar
ocorre o predomínio destes no organismo e consequente adesão na mucosa
intestinal, o que impossibilita a adesão de patogênicos. Cepas probióticas possuem
maiores habilidades de captura e metabolização de nutrientes do lúmen ao contrário
dos microrganismos patogênicos que não estão aderidos ao epitélio intestinal.
(ROTH, 2000)
De acordo com Utiyama (2004), a ingestão de bactérias protetoras como
Lactobacillus Enterococcus e Bifidobacterium bloqueia a possível colonização de
patógenos, com manutenção do equilíbrio da microflora do cólon. Exclusão
competitiva é a designação deste modo de ação e pode ser aplicado para bactérias
láticas, visto que competem por nutrientes e pontos de ligação na mucosa intestinal,
gerando compostos capazes de
coibir o crescimento de
microrganismos
patogênicos.
Lavermicocca et al. (2005) afirma que a presença de microrganismos probióticos
no interior do cólon exclui os invasores patogênicos por meio da competição por
sítios de ligação no epitélio intestinal. As bactérias patogênicas não conseguem
efetuar a ligação com os receptores e assim, são expulsas da disputa.
Macari e Furlan (2005) destacam que os probióticos possuem capacidade de
construção de barreira física contra as bactérias patógenas, disputando os nutrientes
e receptores celulares do meio. A competição entre bactérias do gênero
Bifidobacterium com Escherichia coli enteropatogênicas é um exemplo comum de
exclusão competitiva.
Ao evitar o preenchimento dos sítios de aderência nas vilosidades intestinais por
patógenos, os microrganismos benéficos protegem a mucosa e a superfície de
absorção de toxinas produzidas por bactérias patogênicas. (NICOLI; VIEIRA, 2000).
19
b) Estímulo ao Sistema Imune
O crescimento dos níveis de anticorpos, ativação de macrófagos, multiplicação
de células T e formação de interferon são modos de ação de microrganismos
probióticos por meio de estímulos ao sistema imune. Bactérias do gênero
Lactobacillus e Bifidobacterium podem ser relacionas a este tipo de mecanismo.
(ISOLAURI et al., 2001; MATSUMOTO et al., 2005)
Responsável por variadas reações imunológicas devido a presença de
anticorpos, o intestino do ser humano é o maior órgão linfóide do corpo. Diversas
células imunocompetentes e a imunoglobulina A secretora têm papéis essenciais na
manifestação do antígeno e construção da resposta imune a proteínas da dieta
alimentar. Enfermos que possuem “aumento da secreção de interferon- com
dermatite atópica e com alergia ao leite de vaca”, apresentam os efeitos
imunológicos dos probióticos. Devido a isso, ocorre um desenvolvimento de resposta
de tolerância positiva quando probióticos estão presentes no TGI. (POHJAVUORI et
al., 2011)
A capacidade de modulação de respostas imunes sistêmicas das bactérias
probióticas cresce com o número e atividade de células fagocíticas do organismo
hospedeiro. (FERREIRA; ASTOLFI-FERRERA, 2006)
Por outro lado, a capacidade dos probióticos de manterem uma interação com as
placas de Peyer e o epitélio intestinal está relacionada com o efeito no estímulo ao
sistema imune, incitando o estímulo das “células B produtoras de Imunoglobulina A e
a migração de células T do intestino.” (PERDIGÓN; HOLGADO, 2000)
Cross (2002) afirma que a atividade fagocítica inespecífica dos macrófagos
alveolares é beneficiada por microrganismos probióticos e implicam em uma ação do
sistema por secreção dos mediadores, estimulando assim, o sistema imune. Já
Menten (2001) mencionou que as bactérias do gênero Lactobacillus e as
Bifidobacterium estão associadas à estimulação da resposta imune, através do
crescimento produtivo de anticorpos e interferon, multiplicação das células T e
estímulo dos macrófagos.
20
A modulação da resposta imune intestinal pode ser realizada pelos lactobacilos
por meio das células epiteliais que secretam citocinas. (DELCENSERIE et al., 2008).
Por isso, a ingestão de bactérias lácticas leva ao aumento da resistência a infecções
por patogênicos devido ao acréscimo da ativação de linfócitos e produção de
anticorpos. (CARLOS et al., 2003)
c) Disputa por nutrientes
A competição entre bactérias da microbiota intestinal por nutrientes específicos
ocorre no cólon. De acordo com Silva e Alves Filho (2000) o que limita a
manutenção das bactérias patogênicas é a escassez de nutrientes disponíveis,
reduzindo significativamente a população microbiana. Assim sendo, o metabolismo
da microbiota é alterado por consequência da elevação ou diminuição da atividade
enzimática. (ROCHA, 2011)
Roth (2000) enuncia que os microrganismos probióticos possuem influência na
permeabilidade das células epiteliais intestinais, resultando assim, uma maior
eficácia na digestão e assimilação de nutrientes. Como complemento, os probióticos
realizam a proteção da mucosa intestinal e impossibilitam que microrganismos
invasores façam uso de nutrientes tais como aminoácidos, minerais e carboidratos
presentes para a fermentação, além da formação de toxinas. (Guillot, 2000)
Junqueira et al. (2009) enunciaram que o consumo de pré e probióticos coopera
na melhoria da digestão e absorção de compostos nutritivos, agindo favoravelmente
no TGI.
d) Produção de compostos antibacterianos
Petri (2000) afirma que bactérias probióticas são capazes de produzir e liberar
substâncias como bacteriocinas, ácidos orgânicos e peróxido de hidrogênio. Estes
compostos apresentam ação bacteriana contra patógenos.
21
No grupo dos ácidos orgânicos, definidos como ácidos graxos voláteis de cadeia
curta, pode- se ressaltar os ácidos propriônico, acético, butírico e lático como
produtos oriundos de bactérias láticas. Os compostos como acetaldeído, peróxido de
hidrogênio, diacetil, dióxido de carbono e aminas possuem ação bacteriostática e
são os que beneficiam os probióticos na disputa pelos sítios de ligação na mucosa
intestinal, atuando assim, como inibidores do crescimento de microrganismos
invasores. (FLEMMING, 2005b; VÉLEZ et al., 2007)
Compostos proteicos que possuem atuação de inibição ou destruição de uma
cepa são denominados de bacteriocinas, pois apresentam ação antibiótica local.
(UTYIAMA, 2004; SILVA, 2006)
As bactérias do gênero Lactobacillus e Bificobacterium manifestam a capacidade
de produção de bacteriocinas, exemplificadas por nicina,diplococcina, lactocidina e
reuterina. (FERREIRA; ASTOLFI-FERREIRA, 2006). Fooks e Gibson (2002)
reconhecem a reuterina como um composto que apresenta baixo peso molecular e é
sintetizada pela cepa de L. reuteri.
Além do impedimento físico e biológico, as bactérias probióticas podem originar
um efeito químico, devido a produção de ácidos orgânicos e consequente redução
de pH do cólon, o que interdita a atuação de patógenos. (PETRI, 2000; LAUGHTON
et al., 2006)
3.1.3. Diferenciação da Microbiota do TGI
De acordo com Teshima (2003), pode-se distinguir a microbiota do TGI, pois em
cada região distinta tem-se a ocorrência de microrganismos específicos. Estes
possuem capacidade de produção de uma diversidade de substâncias, causando
efeitos distintos na fisiologia e influenciando na nutrição, eficiência de drogas,
envelhecimento além da resistência contra enfermidades.
Quando colonizado, o TGI engloba uma população de bactérias estáveis. A
multiplicação de bactérias nativas do organismo não é aleatória e por isso, algumas
22
cepas de bactérias somente são encontradas em regiões características e
concentrações específicas. (BORBA, 2003)
A presença de variados grupos que se estabelecem, resultam na regulagem do
meio conforme as condições apresentadas. Estas devem ser favoráveis quando
relacionadas com as interações microbianas e compostos relativos ao metabolismo,
“aos fatores fisiológicos do hospedeiro, como estado clínico; idade; o transito e o pH
intestinal; suscetibilidade a infecções; estado imunológico e nutrientes provenientes
da dieta alimentar.” (CASTILHO, 2006 apud SANTOS, 2010)
Uma diversidade de microrganismos está presente na cavidade bucal, sendo que
as principais populações são de bactérias anaeróbicas e estão concentradas de 106
- 109 UFC/mL. As espécies de microrganismos característicos da cavidade oral são
Bifidobactéria,
Propionibactéria,
Bacterióides,
Fusobactéria,
Leptotrichia,
Peptostreptococci, Estreptocci, Veillonella e Treponema. (SANTOS, 2010)
A atuação bacteriana no estômago é muito baixa, pois o ácido clorídrico
apresenta capacidade germicida. Quando ocorre um declínio da liberação de ácido
gástrico, a resistência do estômago contra a ação bacteriana também cai, resultando
em uma possível inflamação da mucosa gástrica e aumento das chances de
superpovoamento do intestino delgado, que geralmente é estéril. (MCFARLAND,
2000).
O intestino delgado é povoado por microbiota com dimensão em 103 - 104
UFC/mL do íleo proximal, onde as bactérias gram-positivas aeróbicas são a maioria
e, no íleo distal a predominância é de bactérias gram-negativas, cuja concentração
corresponde a 1011 - 1012 UFC/mL. Não ocorre um desenvolvimento bacteriano
maior devido ao pequeno tamanho da passagem do intestino delgado. O Trato
gastrointestinal humano engloba cerca de 1014 bactérias, sendo que mais de 500
cepas são distintas, o que é explicitado na figura 3.
O tempo de deslocamento é mais demorado no cólon, estabelecendo assim, uma
população microbiana diversificada e influente.
Já o intestino grosso pode ser
dividido em três níveis diferentes: população microbiana dominante, subdominante e
residual. (MCFARLAND, 2000).
23
Composto por bactérias anaeróbias estritas tais como Bacteróides, Eubacterium,
Fusobacterium, Peptostreptococcus e Bifidobacterium, a microbiota predominante
possui uma população de (109 - 1011 UFC/mL de conteúdo). Já na microbiota
subdominante há o predomínio de bactérias anaeróbias facultativas, englobando
(107 - 108 UFC/mL de conteúdo), sendo a Escherichia coli e Enterococcus faecalis
as mais comuns e, periodicamente, algumas cepas de Lactobacilos. (NICOLI et al.,
2003).
Por fim, a microbiota residual é constituída por (< 107 UFC/mL de conteúdo), e
possui
alta
diversidade
Enterobacteriaceae,
de
microrganismos
Pseudomonas,
Veillonella,
e
procarióticos
tais
também
eucarióticos,
exemplificados por leveduras e protozoários (NICOLI et al., 2003).
Figura 2 Distribuição microbiana ao longo do TGI
Fonte: Adaptado de AFMCP, 2007
os
como
24
Figura 3 Distinção dos microrganismos da Microbiota Intestinal
Fonte: Adaptado de http://www.customprobiotics.com/about_probiotics_continued.htm
3.1.4. A modulação da microbiota intestinal e alteração do metabolismo
microbiano
De acordo com Puupponen-Pimiä et al. (2002), a característica essencial para
que desenvolvam probióticos de alta eficácia é a ampliação da resistência contra
patógenos. A utilização de produtos probióticos elimina populações patogênicas e
outros
microrganismos
com
potencialidade
maléfica,
vigorando
assim,
os
mecanismos de defesa naturais do organismo do hospedeiro.
Os microrganismos probióticos modulam a microbiota intestinal por meio do
mecanismo chamado de “exclusão competitiva”, impossibilitando a colonização da
mucosa intestinal por microrganismos com potencial patogênico seja por disputa por
sítio de adesão e por nutrientes, ou seja pela produção de compostos
antimicrobianos. (KAUR et al., 2002; GUARNER; MALAGELADA, 2003).
A recomposição da microbiota intestinal é realizada através da adesão e
colonização do epitélio intestinal com o amparo dos probióticos. A proliferação de
microrganismos evita a adesão dos mesmos na mucosa e assim, pode ocorrer
produção de substâncias tóxicas ou até mesmo infestação das células por bactérias
patogênicas. A competição pelos nutrientes acessíveis no meio acontece entre os
25
probióticos e as bactérias invasoras. As atividades da microbiota intestinal se iniciam
com a quantia de nutrientes disponibilizados pelo organismo hospedeiro. Este
mecanismo simbiótico evita que os nutrientes sejam produzidos excessivamente,
favorecendo assim, o crescimento de microrganismos patogênicos que disputem
pelo substrato. Deve-se ressaltar também que microrganismos benéficos ao
organismo têm a capacidade de bloquear a proliferação de competidores por meio
da produção de compostos antimicrobianos, tais como as bacteriocinas. (KOPPHOOLIHAN, 2001; CALDER; KEW, 2002)
O desequilíbrio da microbiota intestinal pode causar enfermidades como diarréia
combinada a infecções ou a utilização de antibióticos, “a alergia alimentar, o eczema
atópico, doenças inflamatórias intestinais e artrite”.
Por isso,
o reparo nas
propriedades da microbiota natural se dá pela ingestão de alimentos probióticos.
(ISOLAURI et al., 2004 apud SAAD, 2006)
Evidências mostram que a microbiota intestinal de indivíduos que sofrem da
síndrome do intestino irritável é transformada, resultando em uma fermentação
atípica no cólon. Os benefícios podem ser obtidos através da ingestão de
probióticos, equilibrando a microbiota que sofreu distúrbios intestinais. (VERDU;
COLLINS, 2004)
Morotomi (1997) afirma que as bactérias da microbiota intestinal estão envolvidas
na maioria das atividades metabólicas, pois sofreram alterações na dieta alimentar.
Estudos evidenciam que as bactérias probióticas podem ajudar na degradação de
compostos carcinogênicos, sintetizados por atividades do metabolismo.
O metabolismo microbiano é transformado pelos probióticos através do
acréscimo ou diminuição da atividade enzimática. As bactérias láticas da microbiota
intestinal têm como função principal de produzir a enzima β-D-galactosidase,
catalisando a reação de quebra da lactose no intestino; fator essencial para
indivíduos com intolerância à lactose. Alguns indivíduos não possuem a capacidade
de metabolizar a lactose, e resultando assim, em desconforto abdominal em grau
variável (LOURENS-HATTINGH, VILJOEN, 2002).
Kopp-Hoolihan (2001) evidencia que a ingestão de porções adequadas de certas
espécies de bactérias láticas alivia os sintomas de alergia à lactose. Com isso, pode-
26
se incluir estes produtos lácteos e os nutrientes que os compõem, de volta na dieta
dos intolerantes à lactose. Descreveu-se outros efeitos tais como “a redução ou
supressão da atividade de enzimas fecais, como a β-glicuronidase, a nitrorredutase
e a azorredutase.” (SAAD, 2006)
3.2.
Prebióticos
Gibson e Roberfroid (1995) descreveram prebióticos como “ingredientes
nutricionais não digeríveis que afetam beneficamente o hospedeiro e estimulam
seletivamente o crescimento e atividade de uma ou mais bactérias benéficas do
cólon, melhorando a saúde do seu hospedeiro”.
Por não serem assimilados pelo sistema digestivo, os prebióticos chegam
prontos para serem aproveitados pela população benéfica de microrganismos da
microbiota intestinal. (KAMIMURA, 2006).
De acordo com Gibson (1998), dentro da classificação de prebióticos estão
fibras, álcoois derivados de açúcares, oligossacarídeos e alguns açúcares
absorvíveis ou não.
Segundo Santos (2007), certos polissacarídeos, peptídeos, proteínas, alguns
lipídeos e diversas fibras estão inclusas no conceito de prebióticos caso não sofram
hidrólise ao longo do trato gastrointestinal e por fim, sejam utilizadas como substrato
para os microrganismos; causando efeitos positivos, locais e sistêmicos.
Gibson
e
Fuller
(2000)
afirmam
que
os
oligossacarídeos
tais
como
galactoligossacarídeo, oligofrutose, polidextrose e inulina podem ser classificadas
como fibras prebióticas ou carboidratos complexos. As fibras alimentares inulina e
oligofrutose podem ser encontradas nos vegetais e; a polidextrose, polímero de
glicose com diversas ramificações, tem a eficiência e o benefício fisiológico da fibra.
Os fundamentais efeitos das fibras alimentares são diminuição da absorção da
glicose e acréscimo da velocidade do trânsito intestinal.
27
Flemming (2005a) salienta que os exemplares de prebióticos tais como
frutoligossacarídeos (FOS) e
mananoligossacarídeos (MOS),
são
os mais
comumente usados.
FOS são polímeros de açúcar ricos em frutose. Com semelhanças na estrutura e
distintas no tamanho, destaca-se a inulina, que é uma macromolécula encontrada
nos vegetais. O crescimento de populações microbianas benéficas no intestino
ocorre devido à fermentação destes componentes, especialmente por bactérias do
gênero Bifidobacterium e Lactobacillus.
Estas bactérias produzem ácido lático,
resultando na acidificação do meio e por consequência, a redução da população
patogênica. (FLEMMING, 2005a).
Pertencentes aos frutanos, classe dos carboidratos, a inulina e o FOS são
avaliados como alimentos funcionais, pois influenciam os processos fisiológicos e
bioquímicos no organismo implicando na melhoria da saúde do hospedeiro. (KAUR;
GUPTA, 2002).
Figura 4 Estrutura molecular da Inulina
Fonte: http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma06/plantas/pa03sm.htm#fotos
Contendo manose na sua composição, têm-se os MOS. Isolados através do
processamento da parede celular da levedura Saccharomyces, não é fermentado
pela microbiota intestinal. Sua atuação é influenciada pela presença da manose, que
oferta sítios de ligação para bactérias patogênicas. Assim sendo, a colonização no
trato intestinal é dificultada, pois estes microrganismos ligam-se ao sítio ativo dos
MOS e são transportados pelos movimentos peristálticos. (FLEMMING, 2005a).
28
O metabolismo da microflora intestinal sobre o prebiótico resulta em produtos da
fermentação tais como gás carbônico, hidrogênio e outros compostos diversos, que
estão ressaltados na figura 5. Alguns compostos resultantes são absorvidos pela
mucosa intestinal e pode ser reutilizado depois. Já outras substâncias são
excretadas, como os gases hidrogênio e metano. (RENTERÍA, 2011).
Figura 5 Produtos da fermentação de prebióticos
Fonte: Adaptado de RENTERÍA, 2011
Névoa et al. (2013) diferenciou os prebióticos naturais dos obtidos através de
processamento. Derivados de plantas, os prebióticos naturais são oligossacarídeos
encontrados em “trigo, centeio, cevada, frutas e vegetais, principalmente na cebola,
chicória, alho, alcachofras, batata yacon, aspargos, beterraba, banana e tomate”.
Já os prebióticos sintéticos são resultados da polimerização direta de certos
dissacarídeos, não só através da lise da parede celular de leveduras, como também
da fermentação de polissacarídeos. (NÉVOA et al., 2013)
29
A principal função dos prebióticos é o estímulo do crescimento de grupos de
bactérias benéficas do trato intestinal além da ativação de seu metabolismo.
(Schrezenmeir; DeVrese, 2001; MANDERSON et al., 2005; BOUHNIK et al., 2006).
Para complementar a sua ação de seletividade de bactérias benéficas, o
prebiótico inibe o crescimento de bactérias patogênicas e por isso, confirmam-se os
benefícios adicionais para a saúde. A atuação destes componentes é comumente no
intestino grosso apesar de que também podem agir sobre a microbiota do intestino
delgado. (Gibson, Roberfroid, 1995; Roberfroid, 2001; Gilliland, 2001; MattilaSandholm et al., 2002 apud SAAD, 2006)
Figura 6 Reações dos probióticos e prebióticos e aos seus efeitos sobre a saúde
Fonte: (FOOD INGREDIENTS BRASIL, 2011)
3.3.
Probióticos
No começo do século XX, o bacteriologista Eli Metchnikoff (Instituto Pasteur,
França) foi o pioneiro em conceituar probióticos e explicar cientificamente, os efeitos
favoráveis das bactérias lácticas. (SHAH, 2007).
30
A associação entre saúde e longevidade da população da Bulgária é resultado da
ingestão de produtos com propriedades probióticas. Assim, construiu a “Teoria da
Longevidade” que traz como linha base a ação de inibição do crescimento das
bactérias patogênicas e produtoras de toxinas no intestino, devido à presença de
microrganismos probióticos e assim, melhorando a qualidade de vida e elevando o
tempo de vida da população. (LOURENS-HATTINGH; VILJEON, 2001).
3.3.1. Definição
Segundo Santos (2010) citando Lilly & Stillwel (1965), antigamente era
empregado “o termo probiótico para denominar substâncias secretadas por um
protozoário que estimula o crescimento de outros” e, em contrapartida, Parker
(1974) utilizou o termo para denominar suplementos destinados à alimentação dos
animais, que incluem microrganismos e substâncias que influenciam a microbiota
intestinal.
Fuller (1989) descreveu os probióticos como suplementos alimentares à base de
microrganismos vivos, que interferiam beneficamente na saúde do hospedeiro,
promovendo o balanço de sua microbiota intestinal enquanto Havenaar & Huis In’t
Veld (1992) consideraram que a produção de efeitos benéficos no hospedeiro é
resultado de culturas únicas ou mistas de microrganismos que, ingeridos por animais
ou humanos, podem incrementar as propriedades da microbiota nativa.
De acordo com a Resolução RDC Nº 2 da ANVISA-MS, de 7 de Janeiro de 2002,
probióticos são “microrganismos vivos capazes de melhorar o equilíbrio microbiano
intestinal produzindo efeitos benéficos à saúde do indivíduo” (ANVISA, 2002).
Existem muitas definições para os probióticos e seguramente, serão todas
parecidas. Por isso, Collins & Gibson (1999) formularam uma proposta adicional que
o probiótico eficaz deve: ser livre de patogenicidade e toxicidade; conter quantidade
adequada de células viáveis; resistir ao metabolismo intestinal; continuar viável
durante sua estocagem; estar isolado ou ser detectado no hospedeiro e empregar
efeito benéfico ao hospedeiro.
31
Antigamente, era recomendado pela ANVISA (2001) que a concentração mínima
necessária era de 106 UFC/g até o prazo de validade, para que um fosse
considerado um alimento funcional probiótico.
Chan e Zhang (2005) aconselham que os produtos probióticos incluam no
mínimo 107 UFC/g (mL).
Atualmente, a recomendação é baseada na dose diária de microrganismos
viáveis que devem estar incorporados na alimentação para que resultem em efeitos
favoráveis, determinado no mínimo de 108 a 109 UFC/dia. Valores inferiores a estes
são aceitos somente se o fabricante atestar sua eficiência. (ANVISA, 2008).
3.3.2. Espécies de microrganismos com propriedades probióticas
Segundo Mortazavian (2007), geralmente os microrganismos probióticos são
bactérias gram-positivas e incluídas basicamente em dois gêneros: Lactobacillus e
Bifidobacterium.
Figura 7 Parede celular de bactérias Gram positivas
Fonte: (Adaptado de Madigan et al., Brock Biology of Microorganisms, 2003)
32
Figura 8 Bactérias do gênero Bifidobacterium
Fonte: http://www.mondotechblog.com
Figura 9 Bactérias do gênero Lactobacillus
Fonte: http://www.microbiologybytes.com
As cepas de bactérias produtoras de ácido lático são as mais empregadas como
probióticos. As do gênero Lactobacillus são bactérias anaeróbias facultativas e
prevalecem no intestino delgado. Já as do gênero Bifidobacterium são aeróbias
facultativas ou anaeróbicas, predominantes no cólon. (LEE, 1999).
Tabela 1 Estirpes microbianas com propriedades probióticas
Fonte: http://www.milkpoint.com.br
Pertencentes ao gênero Bifidobacterium, podemos ressaltar as bactérias B.
bifidum, B. breve, B. infantis, B. lactis, B. animalis, B. longum e B. thermophilum.
As destaques inclusas no gênero Lactobacillus são as bactérias láticas Lb.
acidophilus, Lb. helveticus, Lb. casei - subsp. paracasei e subsp. tolerans, Lb.
33
paracasei, Lb. fermentum, Lb. reuteri, Lb. johnsonii, Lb. plantarum, Lb. rhamnosus e
Lb. salivarius (COLLINS; THORNTON; SULLIVAN, 1998 apud SANTOS, 2010)
Amplamente distribuídas na natureza, as espécies de Lactobacillus são
estimadas pela importância na indústria alimentícia, e também como agentes
probióticos, pois atuam de forma favorável em seus hospedeiros. (MAGALHÃES et
al., 2008).
Foram descritas até hoje, aproximadamente 56 cepas de lactobacilos. Difundidas
em diversos nichos ecológicos, constituem uma fração significativa da microbiota de
humanos e animais, sendo encontradas no TGI e geniturinário.
Fatores ambientais tais como pH, disponibilidade de oxigênio, quantidade de
substrato especifico, presença de secreções e interações bacterianas afetam
diretamente a sua disseminação. (SOZZI; SMILEY, 1980; GOMES, 1999).
Segundo Gonçalves (2009) a espécie é mencionada desde 1921 por causa da
sua influência na regulação de distúrbios do sistema digestório por intermédio da
ingestão de leites fermentados contendo grande população destas bactérias. Tem
capacidade de redução dos “níveis de colesterol no intestino por sua co-precipitação
com sais biliares e controle preventivo de infecções intestinais”. Pode ser melhorada
a durabilidade de L. acidofilus pela seletividade de estirpes resistentes ao pH do
estômago e a bile, uso de reservatórios impermeáveis ao oxigênio e incorporação de
peptídeos e aminoácidos. A espécie possui baixa tolerância à salinidade e seu
crescimento é beneficiado em meios sólidos. Dispõe de alta capacidade de adesão
ao epitélio intestinal, e por isso, apresenta melhoria na digestão de produtos lácteos.
(GONÇALVES, 2009)
Integrantes do gênero Streptococos, as bactérias S. thermophilus são
anaeróbicas facultativas e podem alterar beneficamente à saúde, sendo amplamente
usadas na fabricação de iogurtes bem como o L.bulgaricus.
De acordo com Henker et al. (2007), estudos foram iniciados por uma equipe de
pesquisadores para encontrar a viabilidade de utilização de uma cepa de E. coli com
propriedades probióticas, mesmo com a reputação de ser causadora de diversas
infecções no organismo.
34
Segundo Quamar et al. (2001), o fungo Saccharomyces boulardii também é
constantemente empregado como probiótico. Salminen et al. (1998) afirma que esta
levedura não patogênica pode ser encontrada em uma fruta chinesa.
Geralmente
reconhecidos
como
seguros,
os
integrantes
dos
gêneros
Lactobacillus e Lactococcus são conhecidos como “generallyrecognised-as-safe
(GRAS)”, enquanto que os gêneros Streptococcus e Enterococcus podem conter
alguns patógenos oportunistas. (SALMINEN et al., 1998).
Vastamente estudadas, as bactérias láticas estão entre os microrganismos mais
caracterizados quando consideramos aspectos genéticos, fisiológicos além de
possíveis utilidades.
Ao desvendar seus genomas, teremos uma melhor compreensão da fisiologia
das bactérias do ácido láctico, especialmente por intermédio da “aplicação de
ferramentas como genômica, proteômica, análise global de transcrição e genômica
comparativa” (RENAULT, 2002 apud FLORESTA, 2008).
Makarova et al. (2006) afirmou que diversas bactérias lácticas tiveram seus
genomas sequenciados tais como “Lactococcus lactis, Lactobacillus johnsonii,
Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus sakei, Lactobacillus
bulgaricus, Lactobacillus salivarius e Streptococcus thermophilus”.
Dentro de um dos maiores e diversificados gêneros bacterianos, o Lactobacilos
apresenta uma alta variedade no conteúdo Guanina e Citosina entre as espécies.
Compreendem 135 espécies e 27 subespécies (BERNARDEAU et al., 2007).
3.3.3. Metabolismo de Carboidratos por Bactérias Lácticas
Segundo Klein et al. (1998), pode-se decompor os Lactobacillus em três
categorias, de acordo com o modo de degradação do carboidrato. Semelhantes pelo
fato de degradarem apenas hexoses, no entanto, diferentes pelo modo como o
esqueleto carbono de tais compostos são metabolizados. (KANDLER, 1983)
35
Kandler (1983) afirma que no primeiro grupo, as bactérias láticas convertem
açúcares hexoses por meio de glicólise produzindo principalmente ácido láctico pela
via Embdem-Meyerhof e são denominadas de homofermentativas obrigatórias.
Nesse grupo, um mol de hexose é transformada em dois moles de ácido lático e dois
moles de ATP, exemplificado na figura 6. Este metabolismo é caracterizado pela
quebra de frutose 1,6-bifosfato em duas trioses fosfato (3C), as quais são
posteriormente convertidas em lactato.
Já no grupo formado pelos lactobacilos heterofermentativos obrigatórios, as
bactérias utilizam a via 6-fosfogluconato/fosfocetolase para a fermentação das
hexoses. Em condições anaeróbias, as hexoses são convertidas em quantidades
equimolares de gás carbônico, etanol e ATP; além de ácido láctico. Estes
microrganismos efetuam a oxidação de glicose-6-fosfato a gluconato-6-fosfato, o
sofrendo descarboxilação e posterior quebra da pentose resultante (xilulose-5fosfato) em duas moléculas de três (gliceraldeído-3-fosfato) e dois (acetilfosfato)
átomos de carbono. O lactato origina-se do gliceraldeído-3-fosfato enquanto que o
acetil-fosfato pode seguir dois caminhos distintos. Pode-se produzir um mol de ATP
adicional quando o acetil-fosfato é transformado em acetato ao invés de etanol. Por
fim, o último grupo abrange os heterofermentativos facultativos que fermentam
hexoses via glicólise de maneira análoga ao grupo homofermentativo, e em
pentoses via 6-fosfogluconato/fosfocetolase quando condicionadas a limitação de
glicose. (Kandler, 1983; KLEIN et al.,1998)
Gavini (1998) afirma que a classificação baseia-se nas características do fenótipo
e, em diversos casos, ela é autenticada por análises do genótipo como comparação
DNA ou rDNA.
36
Figura 10 Vias do metabolismo homofermentativo e heterofermentativo de carboidratos
Fonte: COSTA, 2006
3.3.4. Ácido Láctico
Espécies distintas de bactérias lácticas produzem variadas quantias de ácidos Dlático e L-lático, enquanto ocorre o processo de fermentação.
Bactérias da espécie “S. thermophilus produzem L (+) lactato; L. bulgaricus e L.
lactis produzem ácido lático D (-); e L.helveticus, uma mistura de ambas as formas
dos isômeros do ácido lático”. (EARLY, 1998; apud COSTA, 2006)
Garvie (1980) e Scheifer (1986) mencionam que existem espécies de bactérias
láticas que produzem frações iguais de ácido D e L-lático enquanto em outras se
nota a preponderante produção de um ou outro isômero, este que pode estar em
menores níveis. A divergência ocorre por causa da atividade da enzima
desidrogenase lática (nLDH), que atua conjuntamente com o NAD+. Com quantias
equimolares de enzimas D-nLDH e L-nLDH, se apresentam frações também
equimolares dos ácidos D e L-lático.
37
Figura 11 Quiralidade molecular do Ácido Lático
Fonte: http://www.reocities.com/Vienna/choir/9201/isomeria_optica.htm
Determinadas espécies de bactérias tem a capacidade de produzir a enzima
racemase, que é responsável pela conversão de L-lático em D-lático. A produção
desta enzima é provocada pelo ácido L-lático, absorvidos do meio de cultivo.
(GARVIE, 1980).
Kandler (1983) afirma que as bactérias láticas podem gerar tanto o isômero L(+)
quanto o D(-) lactato, ou até mesmo uma mistura deles. Em contrapartida, animais e
plantas superiores produzem somente o L(+)- lactato.
Devido a este fato, a Organização Mundial da Saúde considera o D(-) lactato
como uma substância não fisiológica na alimentação humana e por isso, sugere que
o consumo diário deste isômero seja no máximo de 100mg/Kg de peso corporal para
que a produção do isômero L (+) seja favorecida. (KANDLER, 1983).
Como já explicitado, microrganismos para a fermentação lática podem gerar o
isômero L(+) quanto o D(-) ou até mesmo uma mistura racêmica dos isômeros em
frações alteráveis. Este fator decorre devido a presença de enzimas desidrogenases
láticas que são estereoespecíficas, e agem produzindo os isômeros D e L,
isoladamente. (MANOME et al.., 1998).
A quantificação do isômero L(+), com o auxílio de “kits enzimáticos” é realizada
para verificar o grau de contaminação bacteriana. (ALVES, 1994)
38
3.3.5. Mercado de Alimentos Probióticos
Atualmente, a inserção de substâncias com efeitos benéficos à saúde é uma
tendência alta e notória. Neste quesito os probióticos podem ser incluídos, pois já
estão sendo utilizados em bebidas lácteas e/ou fermentadas, formulações de
alimentos infantis, “produtos fermentados à base de soja, sucos de frutas, sorvetes e
barras de cereais” (BEJDER, 2004 apud MACEDO, 2005).
Segundo Stanton et al. (2001), a definição de alimentos funcionais é aquele que
promove a nutrição essencial além de apresentar melhora na saúde e redução dos
riscos de doenças quando ingeridos em proporções adequadas.
De acordo com Ishibashi (2002) o termo teve surgimento no Japão no final da
década de 80. Em consequência do número de ocorrência de doenças crônicodegenerativas em pessoas da terceira idade da sociedade japonesa, o governo
japonês recorreu às indústrias alimentícias para que elaborassem uma linha de
produtos alimentícios, que por sua vez, foram regulamentados em julho de 1991.
Denominados de Foods for Specified Health Use – FOSHU, os alimentos
funcionais foram estabelecidos como “produtos alimentícios ou componentes do
alimento e suas participações cientificamente reconhecidas na manutenção da
saúde, redução dos riscos de doenças crônicas e modificação das funções
fisiológicas”.
O mercado mundial de produtos com funcionalidade probiótica movimentou U$
6,6 bilhões no ano de 1994 e teve o Japão com o líder de mercado, com valor
superior a U$ 3,3 bilhões.
Já no ano 2000, a comercialização de alimentos
funcionais excedeu a marca de U$ 17 bilhões devido à significativa participação dos
Estados Unidos da América, localidade que a “legislação para esse tipo de produto
tornou-se mais favorável do que na Europa e Japão”.
Nos últimos anos houve um crescimento significativo no mercado de alimentos
probióticos no Reino Unido, país onde aproximadamente 85% das bebidas lácteas
fermentadas possuem característica probiótica e funcional (BEJDER, 2004).
39
Ferreira (2003) afirma que a movimentação do mercado mundial de produtos
probióticos extrapola o valor de U$ 20 bilhões. A indústria de alimentos probióticos
no Japão oferece diversos produtos lácteos com tipos distintos de microrganismos
viáveis. A disposição do mercado global apresenta-se mais de uma centena de
diversos produtos que contém bactérias bífidas e lactobacilos em sua composição,
comprovando a direção do emprego conjunto de culturas mistas ou com mais de
uma espécie de bactéria láctica na elaboração do mesmo produto.
De acordo com Tharmaraj e Shah (2001), as cepas de Lactobacillus acidophilus
e Bifidobacterium ssp estão presentes na maioria de produtos probióticos fabricados
no Brasil e Estados Unidos. Além disso, pode-se citar que há o aumento de produtos
com outras estirpes de Lactobacillus, tais como L. casei, L. rhamnosus e também
cepas do gênero Propionibacterium.
Santos et al. (2003) afirmam que entre todos os produtos funcionais
comercializados no mundo, 65% é representada pelos alimentos funcionais
carreadores de bactérias probióticas.
Stanton et al. (2001) analisou o público consumidor de alimentos funcionais e o
maior parcela é
constituída por indivíduos do sexo feminino, com grau de
escolaridade elevado, idade entre 35 e 55 anos e com forte preocupação com a
saúde e bem-estar. A conscientização da população em geral cresceu, com base
nas informações e estudos sobre os alimentos probióticos e os resultados benéficos
que os mesmos ocasionam na saúde.
Kandler et al. (1986) afirmou que as bactérias lácticas inclusas no gênero
Lactobacillus
representam
uma
grande
parcela
da
indústria
alimentícia,
apresentando alta importância. Isto se deve à utilização das mesmas tanto como
culturas starter em processos fermentativos, quanto na produção de leites
fermentados ou iogurtes na qualidade de probiótico.
40
3.4.
Simbióticos
Collins e Gibson (1999) empregaram o termo simbiótico para designar a
combinação entre prebióticos e probióticos, utilizados conjuntamente como
alternativa na manutenção da microbiota intestinal. O uso desta simbiose tem como
objetivo a melhoria na sobrevivência de microrganismos probióticos devido à
presença de substratos singulares, influenciando positivamente o hospedeiro.
Roberfroid (2001) insinuou que a ingestão de produtos simbióticos tem como
objetivo melhorar a subsistência das bactérias durante a passagem pela parte
superior do TGI, produzindo assim, efeitos favoráveis ao intestino grosso. Contudo,
a relação entre o probiótico e o prebiótico in vivo pode ser influenciada
favoravelmente caso haja adequação do probiótico ao substrato prebiótico,
previamente ao consumo. Hipoteticamente, se forem ingeridos no mesmo momento,
haverá uma “vantagem competitiva para o probiótico”.
Schrezenmeir e Vrese (2001) afirmaram que “O sinergismo pode ser obtido in
vivo pela ingestão dos probióticos e também pelo estímulo das bifidobactérias
endógenas”. Portanto, não só um produto com oligofrutose combinado com
bifidobactérias, mas também outro que contenha oligofrutose e lactobacilos estão
inclusos no conceito de alimentos simbióticos.
Arranjos simbióticos podem ser
exemplificados
por combinações
entre
bifidobactérias com FOS ou GOS, e também por lactobacilos com lactitol. (COLLINS;
GIBSON, 1999).
41
Figura 12 Efeitos benéficos resultantes de associação simbiótica
Fonte: SAAD, 2006
Bielecka et al. (2002) relata estudos in vitro e in vivo com diversas cepas de
Bifidobacterium e FOS, em associações simbióticas que comprovam a alta eficiência
da oligofrutose na qualidade de bifidogênico usada como prebiótico, e que em
combinações de bifidobactérias com a oligofrutose em produtos simbióticos mantêm
a alta efetividade.
42
3.5.
Benefícios da ingestão de alimentos probióticos
Na formulação de produtos probióticos são utilizadas diversas bactérias ácido
lácticas, sendo dos gêneros Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, além de
espécies de Bacillus, Enterococcus e Streptococcus. Também são utilizadas
leveduras como Saccharomyces boulardii e Saccharomyces cerevisiae. (SAAD,
2006; AMORES et al., 2004)
Diversos benefícios relativos à saúde são proporcionados ao indivíduo
hospedeiro por estes microrganismos, destacando a manutenção do equilíbrio da
microflora intestinal que por sua vez, é resultado da exclusão competitiva entre
linhagens probióticas e enteropatogênicas. A redução de ocorrências de agentes
patogênicos no TGI se deve à produção de substâncias antimicrobianas tais como
bacteriocinas e peróxido de hidrogênio. A queda do pH intestinal acontece por causa
da produção de ácidos lático e orgânico de cadeia curta pelas bactérias lácticas,
acarretando na redução da população patogênica. (FONSECA, 2010; ANURADHA;
RAJESHWARI, 2005)
Dos benefícios relacionados aos produtos probióticos podemos ressaltar a
melhoria na digestibilidade e na absorção de nutrientes, como a lactose. Os agentes
probióticos cooperam na digestão da lactose intestinal resultando em ácido láctico e
acréscimo da disponibilidade da lactase endógena, através da produção da β-Dgalactosidase. (MARTEAU et al 2001; DE VRESE et al, 2001)
De acordo com Kopp-Hoolihan (2001), uma mobilidade intestinal regulada
também é um efeito benéfico causado pelos probióticos. A regulação do trânsito
intestinal é baseada no auxílio da digestão por meio da liberação de variadas
enzimas no lúmen intestinal, executando efeitos de união e aumenta a
biodisponibilidade de proteínas e gorduras. Com o crescimento de aminoácidos
livres, ameniza-se a incapacidade de absorção de nutrientes.
Segundo Rafter (2007), os microrganismos benéficos produzem vitaminas do
complexo B, D e K, além de enzimas e ácidos orgânicos de cadeia curta tais como
ácido lático, propiônico e butírico. Quando esses ácidos são absorvidos, colaboram
com a energia do indivíduo e mantém o pH no nível adequado para que as enzimas
43
bacterianas ajam sobre os antígenos e o metabolismo de compostos carcinogênicos,
no lúmen e intestino, respectivamente.
Bactérias láticas podem proteger neoplasias através de diversos mecanismos,
porém o principal neste caso é a imunomodulação. (KARKOW et al., 2007)
Drakes et al. (2004) apud Coutinho (2012) observou que certas espécies de
bactérias probióticas podem causar interferência nas “reações de hipersensibilidade
retardada, produção de anticorpos, ativação dos macrófagos e alteração na
produção de algumas citocinas como interferon gama, interleucina 12 e interleucina
10”. Além disso, acarretam em uma grande melhora da resposta do sistema
imunológico a microrganismos com potencial patogênico e os processos de
inflamação que provocam.
De acordo com Isolauri (2001) foram realizados testes com os probióticos com a
finalidade de ampliar as distintas barreiras do TGI, provocando a defesa o indivíduo
hospedeiro
contra
os
microrganismos
maléficos
e
assim,
causando
sua
exterminação.
O epitélio intestinal pode ser afetado pelos probióticos com a modulação de
imunidade secretória, sintetizando assim, as principais imunoglobulinas tais como
IgA e IgM; além de modificar a formação de muco localizado. (BORCHERS, 2009;
WEHKAMP et al, 2004).
Galdeano et al (2009) observou um crescimento de células intestinais, in vivo,
que podem ser associadas à “barreira imunológica inespecífica”, da mesma maneira
que as células imunológicas possuem relação com o intestino. O aumento
populacional de células distintas do sistema imune tais como linfócitos T e linfócitos
B, secretores de IgA, e pela expressão de marcadores celulares associados tanto
com a resposta natural quanto a adaptativa.
De forma complementar, Ogawa et al (2006) demonstraram que a ingestão de L.
casei impulsiona a síntese de interleucina-12 nas células mononucleares do sangue
periférico, que está relacionada com a “atividade de células T e Natural Killer (NK)”.
Microrganismos probióticos tem capacidade de estimular a atividade fagocítica
dos leucócitos, causando a proliferação de linfócitos T e a “atividade dos
44
macrófagos, aumentando a atividade das células NK, e ativando as células T-helper
CD4+. A produção de anticorpos e de secreção biológicas
de intermediários
químicos, exemplificados por citocinas, interferon, fatores de necrose tumoral,
interleucina 1 e 2, e pelos quais estimulam o sistema imunológico. (ANDRADE,
2014)
Pesquisas realizadas pela Yakult, indústria de alimentos, comprovam os
benefícios da ingestão do leite fermentado, cuja formulação contém o microrganismo
probiótico L. casei Shirota. Foram realizados estudos randomizados e estes
confirmaram os efeitos do leite fermentado, e não somente a nível intestinal.
(YAKULT, 2014)
De acordo com Tanaka (1996), a ingestão de leite fermentado contendo L. casei
Shirota inibe o crescimento de bactérias nocivas, exemplificadas na figura 13 pelos
coliformes, em detrimento do crescimento favorável de microrganismos benéficos
tais como as bifidobactérias, figura 14. Isto ocorre devido a produção de ácido láctico
no organismo pelas bactérias lácticas, causando leve acidificação do ambiente
intestinal. Anteriormente a ingestão, a contagem de células foi no valor de 5 milhões
porém
após
a
ingestão
do
probiótico,
a
contagem
foi
mais
que
dobrada.(TANAKA,1996)
Figura 13 Microrganismos patogênicos
Fonte: www.yakult.com.br
Figura 14 Microrganismos probióticos
Fonte: www.yakult.com.br
45
Na figura 13, evidencia-se que ao iniciar o consumo de probióticos, o nível de
microrganismos patogênicos passa de 50 para 10 milhões de células. Ao deixar
de ingerir, a população patógena vai aumentando gradativamente. (TANAKA,
1996)
Em outro estudo realizado, os probióticos ingeridos resultam em redução da
concentração de compostos tóxicos no organismo do hospedeiro, representado
pela queda dos níveis de Indican e P-cresol. Estes são metabólitos indicadores da
presença de Indol, que é a toxina produzida pelas bactérias nocivas através da
degradação de proteínas, podendo originar substâncias cancerígenas no
organismo do indivíduo. Realizado em humanos, esta pesquisa comprova que
voluntários que incorporaram probióticos a dieta, apresentaram níveis de Indican
30% menor quando comparado com voluntários que não consumiram o
probiótico, destacado na figura 15; e os índices de P-cresol chegaram a cair 1/3
dos valores normais, evidenciado na figura 16. (TOKYAMA, 1981)
Figura 15 Níveis de Indican na urina
Figura 16 Níveis de P-Cresol na urina
Fonte: www.yakult.com.br
Fonte: www.yakult.com.br
46
4. CONCLUSÃO
A microbiota intestinal é composta por microrganismos que contribuem para
várias funções essenciais, que influenciam na qualidade de vida do hospedeiro..
Uma microbiota intestinal estável é primordial para o funcionamento do sistema
imunológico e outras funções do metabolismo. Diversos fatores podem interferir
negativamente na composição da microbiota, tais como alimentação incorreta e
estresse. Os alimentos funcionais, com destaque para os produtos probióticos,
quando consumidos em quantidades adequadas e com frequência conferem
benefícios ao hospedeiro, tendo em vista os diferentes mecanismos de ação das
espécies que fazem parte da sua constituição.
Em busca de constante melhora na qualidade de vida, o interesse da
população se intensifica e, consequentemente, de pesquisadores e indústrias.
Em constante desenvolvimento, estudos científicos tem investigado os efeitos
benéficos dos probióticos à saúde do hospedeiro. A inclusão de alimentos
prebióticos, probióticos ou simbióticos na dieta alimentar pode favorecer a
proliferação da microbiota benéfica e consequente inibir o crescimento de
espécies patogênicas resultando em um equilíbrio adequado da microbiota do
trato gastrointestinal.
Este equilíbrio resulta em um bom funcionamento do sistema imunológico com
consequente melhora nas funções metabólicas e prevenção de doenças.
Esta pesquisa bibliográfica permitiu uma melhor compreensão sobre a
interação entre microbiota do trato gastrointestinal, microrganismos probióticos e
compostos prebióticos e o organismo do hospedeiro. Permitiu também evidenciar
os benefícios da suplementação da dieta com produtos probióticos, com ênfase
nos diferentes mecanismos de ação contribuindo, para que ocorra a modulação e
equilíbrio da microbiota intestinal com consequente melhoria da qualidade da vida
do hospedeiro.
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ANEXO. Probióticos da Lista de alegações de propriedade funcional aprovadas