د أحمد جلال يكتب: التكنولوجيا الحيوية للأغذية الوظيفية

عميد كلية الزراعة – جامعة عين شمس – مصر

لايمكن لبكتيريا حمض اللاكتيك lactic acid bacteria أن تزيد أو تنتج مركبات مفيدة في الأطعمة فحسب، بل يمكنها أيضًا تحسين الخصائص الغذائية عن طريق تدهور العوامل المضادة للتغذية.

تتمتع منتجات الصويا بوضع ممتاز لمحتواها العالي من البروتين، وتحتوي بروتينات الصويا على ما يكفي من جميع الأحماض الأمينية الأساسية لتلبية المتطلبات البيولوجية عند استهلاكها بالمستوى الموصى به من البروتين.

ومع ذلك، يحتوي فول الصويا، بالإضافة إلى البقوليات الأخرى، بشكل مميز على تركيزات عالية من العوامل المضادة للتغذية مثل (α-galactooligosaccharides α-GOS) والفيتات التي يمكن أن تمنع امتصاص العديد من العناصر الغذائية الأساسية وتسبب مشاكل فسيولوجية خطيرة. يعتبر الهضم المائي لـ α-GOS (مثل رافينوز raffinose وستاكيوز stachyose) ضعيفًا نسبيًا في الثدييات لأنها لا تمتلك (α-galactosidase α-Gal) في الجهاز الهضمي العلوي.

ينتج عن عدم هضم هذه الكربوهيدرات القابلة للذوبان وصولها إلى القولون حيث يتم تخميرها بسرعة بواسطة الميكروبات المقيمة مما يؤدي إلى إنتاج كميات كبيرة من الغازات. تعيق هذا الغازات المستحثة بشكل كبير قبول منتجات الصويا كمصدر غذائي رئيسي للإنسان والحيوان.

تم الإبلاغ عن أن بعض بكتيريا حمض اللاكتيك، بما في ذلك L. plantarum و L. fermentum و Lactobacillus brevis و Lactobacillus buchneri و Lactobacillus reuteri قادرة على تحلل α-GOS إلى كربوهيدرات قابلة للهضم أثناء تخمير الخضروات.

تم اختيار Lactobacillus fermentum CRL 722 و CRL 251 لنشاطهما المرتفع α-Gal، مما سمح لهما بتحلل رافينوز و stachyose في المختبر في وسط المزرعة وفي حليب الصويا.
تبين أن نشاط α-Gal قد تم اكتشافه في الكيموس المعوي الصغير للفئران التقليدية التي تم إعطاؤها L. fermentum CRL 722.

هذا النشاط، على الرغم من أنه قصير العمر، قلل بشكل كبير من بعض التأثيرات الفسيولوجية المرتبطة باستهلاك السكريات غير القابلة للهضم الموجودة في البقوليات مثل فول الصويا.

في دراسة اخري، تبين أنه عندما تمت إضافة سلالة بكتريا حامض اللاكتيك مع حليب الصويا، لوحظ انخفاض كبير في انبعاث الهيدروجين، مما يدل على أن α-Gal من L. fermentum CRL 722 ظلت نشطة في الموقع، في الجهاز الهضمي للفئران أحادية الارتباط مع Clostridium butyricum نوع بكتيري معروف بإنتاج كميات كبيرة من الغاز الناتج من تخمر الكربوهيدرات.

في الجرذان المرتبطة بالبشر، تقلل L. fermentum CRL 722 من انبعاثات الهيدروجين بشكل كبير. تشير هذه النتائج بقوة إلى أن L. fermentum قادرة جزئيًا على التخفيف من النقص التكويني لـ α-Gal في الفئران وتفتح الباب أمام التطبيقات المختلفة التي يمكن فيها استخدام بكتيريا حمض اللاكتيك كناقل لتوصيل الإنزيمات الهاضمة في البشر والحيوانات.

أيضًا، تم إدخال جينات α-Gal في نواقل بكتريا اللاكتيك وتم اضافة هذه المكملات مع بكتيريا حمض اللاكتيك المعدلة وراثيًا حيث خففت من الآثار الفسيولوجية غير المرغوب فيها المرتبطة باستهلاك الصويا في الفئران مثل زيادة انبعاثات الغازات.

يمكن أن يعيق الفيتات، وهو مكون شائع في فول الصويا والحبوب، قدرة الإنسان (والحيوانات الأخرى) على امتصاص المعادن المهمة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد والزنك.

تنتج بعض بكتيريا حمض اللاكتيك إنزيم الفايتيز الذي يحلل الفيتات وبالتالي قد يحسن التوافر الحيوي للمعادن والامتصاص. تم إجراء العديد من الدراسات على السلالات المنتجة للفيتيز.

أحد أكثر أنواع إنزيم بكتيريا حمض اللاكتيك المدروسة هو الإنزيم الذي تنتجه Lactobacillus sanfranciscensis CB1، وهو سلالة منتقاة من بين عزلات العجين المخمر الإيطالي بسبب نشاطه العالي في إنزيم الفايتيز.

على الرغم من أن معظم السلالات المنتجة للفيتيز قد تم عزلها من العجين المخمر، فإن تطبيقها لا يقتصر على هذه الحبوب المخمرة المحددة. كذلك، تم عزل السلالات التي تنتج مستويات مرتفعة من إنزيم الفايتيز من منتجات تعتمد على الصويا، مثل L. plantarum JK-01 المعزولة من الكيمتشي kimchi.

كان Leuconostoc mesenteroides KC51، المعزول أيضًا من الكيمتشي(طبق كوري من مخلل الملفوف الحار cabbage)، قادرًا على تحلل الفيتات عند استخدامه لزراعة حليب الصويا.
على الرغم من أنه من الواضح أن الإنزيمات الميكروبية مناسبة لتخمير الطعام، إلا أن الإنزيمات الأخرى، مثل الفوسفاتيز الحمضي غير المحدد nonspecific acid phosphatase، يمكن أيضًا أن تتحلل من الفيتات كما هو موضح في السلالة المنخفضة المنتجة للفيتيز من L. plantarum.

بعد هذا الخط ، تم الإبلاغ عن أن بكتيريا حمض اللاكتيك يمكن أيضًا أن توفر ظروفًا مواتية لنشاط إنزيم فيتيز الحبوب الذاتية عن طريق خفض قيمة الرقم الهيدروجيني أثناء التخمير.