Köögiviljad kui kasulike bakterite allikas

Maapirn kui prebiootikum

 

Maapirni (Helianthus tuberosus) mugula peamine süsivesik on inuliin (ca 60% kuivainest). Inuliin on polümeer, mille monomeer on fruktoos (vaata joonist). Inuliini polümeer on nii suur molekul (kuni 60 fruktoosi jääki), et enne omastamist tuleb see väiksemateks seeditavateks osadeks lagundada. Inimesel paraku sellist  seedeensüümi, mis suudaks sidet inuliini kahe fruktoosi molekuli (β-(2-1)- glükosiid side) vahel  lõhustada, pole. Siin tulevad mängu bakterid. Bakterite hulgas on erinevate inulinaasid (ensüümid, mis lõhustavad kahe fruktoosi  vahelist sidet inuliinis) tootmine küllaltki laialt levinud. Inulinaasi tootvaid baktereid leidub nii looduses, seal kus inuliini on rohkesti, kui ka inimese seedekulglas. Valdavalt toodavad bakterid ekso-inulinaasi, ensüümi, mis hakkab inuliini nii-öelda otsast närima, ühe fruktoosimolekuli kaupa. Meie seedekulglas on sellisteks bakteriteks enamik bifidobaktereid, mõned lactobacillid, klostriidid jt. Kuid on ka baktereid, kes toodavad endo-inulinaasi, ensüümi, mis lõhub inuliini polümeeri juhuslikust kohast keskelt, mille tagajärjel tekivad erineva pikkusega, st. erineva fruktoosi molekulide arvuga jupid -  fruktooligosahhariidid ehk lühidalt FOS-d. Endo-inulinaasi tootvaid baktereid on tunduvalt vähem kirjeldatud, mõned perekond Streptomyces, Bacillus, Xanthomonas esindajad looduses ja Bacteroidetes spp., Roseburia inulinivorans jvm. inimese sooles.

FOS-i molekulid koosnevad kahest kuni kümnest fruktoosi monomeerist. Inimene neid ikka omastada ei saa, kuid bakterid, kes toodavad exo-inulinaasi saavad. Niisiis lagundatakse inuliin meie seedekulglas bakterite ühistööna. Kuid inimene saab kasu maapirni söömisest mitmel moel: 1. ei söö ennast maapirnist paksuks 2. maapirn soodustab seedimist, hea vahend kõhukinnisuse vastu 3. annab toitu kasulikele bakteritele seedekulgla ülemises osas, 4. jämesooles kääritavad sealsed bakterid (põhiliselt klostriidid) inuliini ja FOS-d lühikese ahelaga rasvhapeteks (SCFA), peamiselt butüraadiks, millest toituvad meie sooleseina epiteelrakkud.

​SCFA – (peamiselt atsetaat, propionaat, butüraat) mõjuvad tugevdavalt inimese immuunsüsteemile, alandavad põletikke, soolevähi riski, neurodegeneratiivsete haiguste riski, autismi riski ning neil on veel palju muid kasulikke mõjusid. Teadusuuringuid, kuidas ja mida SCFA meis täpselt mõjutab on palju ja tuleb veelgi rohkem juurde, kuid selge on praeguseks see, et SCFA tagab homöostaasi ehk tasakaalu meie organismis.

Homöostaas -  stabiilse keskkonna tagamine rakkude ja kudede ning organsüsteemide talituseks.

 

Bakterid meie toodetes

Kasutades prebiootikumina maapirni, teeme kahte tüüpi probiootikumidega tooteid:

1. tooted, milles on looduslike bakterite suur mitmekesisus

2. tooted, milles on LAB-bakterite (LAB - Lactic Acid Bacteria) ehk piimhappebakterite suur kontsentratsioon.

  1. Bakterid juurviljades. Milleks meil neid vaja?

Alustame kaugemalt. Aastal 2011 tulid Soome teadlased Leena von Hertzen, Ilkka Hanski ja Tari Haahtela  välja hüpoteesiga: „Biodiversity loss and inflammatory diseases are two global megatrends that might be related“ (von Hertzen 2011). See artikkel laiendab „hügieeni hüpoteesi“, mis väidab: suur mikrobioloogiline mitmekesisus ümbritsevas keskkonnas kaitseb meid allergia ja autoimmuunhaiguste eest (Rook 2009). Soomlased väidavad, et keskkonda tuleb võtta laiemalt kui ainult kodu, toit, vesi ja koduloomad. Mitmekesine keskkond hõlmab maakera kõiki ökosüsteeme, nii merel, maismaal kui ka vees. Lihtne on märgata loomade, taimede ja mulla mitmekesisuse vähenemist, kuid sellega kaasneb ka silmale nähtamatu mikrobioloogilise mitmekesisuse vähenemine. Kuna mikrobioloogiline mitmekesisus on suurim mullas ja metsikus looduses, siis peame me säilitama/taastama nendega sideme. Tugeva immuunsüsteemi välja arenemiseks peavad lapsed viibima palju looduslikus keskkonnas. Peame muutma toidu tootmist, transporti jne.

Selle hüpoteesi tõestamiseks on tehtud mitmeid uurimusi. Soomlased on keskendunud keskkonna bakteriaalse mitmekesisuse ja allergia, astma ja immuunsüsteemi seostele, saades väga veenvaid tulemusi (Haahtela 2019). Inimestel, kes on loodusega tihedamalt seotud on märkimisväärselt mitmekesisem naha mikrobioom, kuid vähem allergiaid, autoimmuunhaigusi kui linnainimestel. 

        Meie tähelepanu ja uurimise all on olnud juurviljade mikrobioom. Miks just juurviljade?

Kahel põhjusel:

1. Mullas on suurim mikrobioloogiline mitmekesisus kõigist maakera ökosüsteemidest. Suur hulk bakteritest ja seentest liigub mullast taime, kuid mitte ühtlaselt, mullaga otseselt kokku puutuvates taime osades on baktereid tunduvalt rohkem. Kõige suurem bakterite mitmekesisus ja ka arvukus on juurviljade koores.

2. Juurvilju sööme me toorelt, kui neid liiga hoolega mitte koorida (ja ärge neid kummikindaid kogu aeg kätte toppige!), sööme sisse arvestava hulga erinevaid baktereid. Ärge muretsege, bakterite arvukus jääb siiski alla toiduainete ohutuse lubatud piiri – 106 elusbakterit grammi kohta. Sisse söödavate bakterit seas on hulgaliselt gramm-negatiivseid Gammaproteobaktereid, kellel on näidatud immuunsüsteemi mõjutav ja allergiavastane potentsiaal (Hanski jt)

Käsilolevad uurimused:

Oleme avaldanud töö 5 juurvilja koore ja sisu mikrobioomist (Kõiv jt. 2019). Avaldamisel on uurimus gluteeni lagundamise võimega bakteritest 4-s juurviljas. Kogutud on suur hulk proove maapirnist, mis on kasvatatud erinevalt väetatud põldudel ja säilitatud keldris kevadeni. Analüüs on töös. Kääritatud-külmkuivatatud maapirni krõpsudega on käsil toitumiskatsed.

2. Piimhappebakterid

 

Piimhappebakterid (LAB – lactic acid bacteria) on lai mikroobirühm, mille ühiseks omaduseks on võime toota piimhapet. Ehkki sõna „piim“ võib seostada piimaga, on oluline rõhutada, et suurem osa meie toidu piimhappebakteritest pärineb kääritatud (hapendatud) köögiviljadest.

See on RootBioMe põhiline tehnoloogiline suund- rikkad LAB kooslused, mis ei pärine piimast. Tegelikult on kõik meie tooted täiesti vegan. Piimhappebakterid, mida oma produktides kasutame oleme isoleerinud peamiselt maapirnist, aga ka kapsast ja porgandist.

Kääritatud tooteid nagu hapukapsas ja hapukurk on valmistatud tuhandeid aastaid ja piimhappebakterid on peamised organismid, mis seda tüüpi kääritamisprotsessi läbi viivad.

Käärimise käigus muudavad LAB-bakterid suhkrud enamasti piimhappeks (laktaat) – siit ka nende nimi – piimhappebakterid. LAB-bakterid paljunevad suhkrurikkas keskkonnas kiiresti, mille tagajärjel kuhjub käärimise lõpp produkt - piimhape. Nagu nimigi ütleb on piimhape hapu – sobival temperatuuril langeb piimhappe käärimisel pH paari päevaga 4-ni. Nii madala pH juures ei ole konkureerivad organismid (ka patogeenid) enam võimelised kasvama. See on iidsetest aegadest olnud juurviljade ja ka muude toitainete (kala, liha) säilitamise aluseks.

Kääritatud toitained võivad säilida küll kuid, kuid nii hapu keskkond hakkab tasapisi langetama ka piimhappebakterite arvu.

Siin sekkume meie – lõpetame käärimisprotsessi külmkuivatamisega hetkel kui piimhappebakterite arvukus on maksimumis - 109-1010 elusbakterit grammi kohta. Külmkuivatamise tagajärjel väheneb bakterite arvukus kuni 10 korda, kuid alles jääb siiski ca 109 elusbakterit grammis krõbuskis (kuivatamisel väheneb kaal vee arvelt).

Piimhappebakterite maksimaalne arv käärimisnõus, 109-1010 elusbakterit grammi kohta, on sama suur kui kapslis, mida saate osta apteegist. Aga kapslil on see puudus, et see sisaldab ainult baktereid, kuigi kindlasti väga kasulikke!  Meie krõbusk sisaldab sama arvu bakterite juures ka prebiootikume – FOS-e ja inuliini. Lisaks muidki taimseid ühendeid ning vitamiine-mineraale.