Nowe kierunki w suplementacji – produkty oparte na biotechnologii

Biotechnologia jako dziedzina nauki jest nieodłącznie powiązana z naukami przyrodniczymi, chemicznymi, a także inżynieryjnymi. Od tradycyjnych procesów fermentacji, przez wytwarzanie leków, aż po projektowanie genetycznie modyfikowanych organizmów – biotechnologia pozwala zrozumieć procesy, rozwijać oraz wykorzystywać je w służbie człowieka. Jej dynamiczny rozwój umożliwia usprawnienie sektora rolno-spożywczego, farmaceutyczno-medycznego oraz ochrony środowiska. Biorąc pod uwagę, że głównym przedmiotem jej zainteresowania są żywe naturalnie występujące organizmy, jej atrakcyjność w oczach ogółu społeczeństwa poszukującego rozwiązań pro-naturalnych wzrasta. Powszechna znajomość przemian biotechnologicznych oraz świadomość, że od najdawniejszych czasów ludzie w różnych częściach świata wykorzystywali ją do otrzymywania fermentowanej żywności tj.: kiszonej kapusty, ogórków, zsiadłego mleka, twarogu, jogurtu, wędlin, chleba i tym podobnych, wzbudza ogólne poczucie bezpieczeństwa wynikające z zaufania do zakorzenionych tradycji i sprawdzonych rozwiązań. Dodatkowo produkty pozyskane w ten sposób wyróżniają się walorami odżywczymi, dietetycznymi a niekiedy nawet leczniczymi.

Bardziej kontrowersyjną kwestią jest wykorzystywanie biotechnologii do pozyskiwania żywności bioinżynierowanej. Pomimo, iż żywność otrzymywana na drodze inżynierii genetycznej podlega bardzo rygorystycznym testom bezpieczeństwa, surowym regulacjom oraz rejestracji, nieprzychylne nastawienie krajów europejskich sprawia, że wciąż na naszym rynku genetycznie modyfikowane artykuły stanowią niewielki procent [1].

Stawianie znaku równości między „naturalny” a „zdrowy”, a także „syntetyczny” i „szkodliwy”, doprowadziło do popularyzacji wśród konsumentów tej pierwszej grupy produktów. W raporcie z ogólnopolskiego badania ankietowego z 2023 r. 66,8% respondentów zgodziło się ze stwierdzeniem, iż o wysokiej jakości składników żywnościowych stanowi brak sztucznych dodatków. Natomiast 59,8% uznało, że o jakości świadczy wytwarzanie tylko z naturalnych składników. Co więcej, aż 83% procent badanych deklaruje zdecydowane lub częściowe zainteresowanie wpływem zdrowej żywności na poprawę funkcji życiowych [2].

Nie jest zatem zaskoczeniem, że trend „naturalności” coraz częściej pojawia się w kontekście suplementów. Preparaty biotechnologiczne, takie jak fermentowane suplementy czy probiotyki nowej generacji, reprezentują nowe kierunki rozwoju współczesnej suplementacji.

FERMENTOWANE PREPARATY

Otrzymywanie nowoczesnych suplementów może zachodzić na drodze wspominanej już fermentacji – biotechnologicznej przemiany organicznej materii prowadzonej przez mikroorganizmy w celu pozyskania energii. Jako produkty uboczne powstają prostsze związki o dobroczynnym oddziaływaniu (np. kwas mlekowy o pozytywnym wpływie na mikroflorę układu pokarmowego). Za fermentacją przemawia również możliwość otrzymania szerokiej gamy związków o odpowiedniej konfiguracji oraz często względy ekonomiczne. Natomiast z punktu widzenia konsumenta odrzucenie syntezy chemicznej na rzecz fermentacji, to krok w stronę czystych i zrównoważonych technologii.

Właśnie tą metodą wytwarza się dziś szereg preparatów fermentowanych w tym witaminę C, B₂, B_12, prowitaminy A i D₂, a także liczne produkty pochodzenia roślinnego, takie jak: ashwagandha, czarny czosnek, kiełki brokuła, burak, chlorella, imbir i wiele innych.

WITAMINY

Witaminy jako składniki odżywcze katalizujące przemiany metaboliczne w organizmie i wpływające na poprawę stanu zdrowia od lat stanowią grupę najczęściej wybieranych suplementów. Ponieważ organizm ludzki nie wytwarza większości witamin lub syntezuje je w niewystarczającym stopniu, konieczne jest dostarczanie tych związków z zewnętrznych źródeł. Konwencjonalnie, większość witamin na skalę przemysłową pozyskiwana jest podczas syntezy chemicznej. Jednym ze sposobów poprawy ich atrakcyjności jest unowocześnienie metod ich otrzymywania. Preparaty witaminowe powstające na drodze fermentacji są często pozyskiwane z organicznych surowców roślinnych oraz przy użyciu żywych szczepów bakterii (Escherichia coli, Nocardia rugosa, Propionibacterium shermani), grzybów (Ashbya gossypii, Eremothecium ashbyii) czy drożdży (Saccharomyces cerevisiae, Candida flareri) [1,3].

WITAMINA B₁₂ – KOBALAMINA

Kobalamina, należąca do rozpuszczalnych w wodzie witamin grupy B, uczestniczy w wielu procesach metabolicznych. Odgrywa również kluczową rolę dla prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego i krwiotwórczego. Jej synteza prowadzona jest wyłącznie przez organizmy prokariotyczne na przykład z rodzaju: Aerobacter, Azotobacter, Bacillus, Clostridium, Propionibacterium, Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium, Salmonella, Xanthomonas. Stąd,tak ważne jest dostarczanie jej wraz z pożywieniem lub poprzez suplementację. Bardzo wydajnym szczepem bakterii mikroaerofilnych charakteryzującym się szybkim wzrostem jest Propionibacterium freudenreichii. Dwuetapowa fermentacja pozwala na uzyskanie znacznej ilości witaminy B₁₂ oraz hamujących dalszą syntezę produktów ubocznych – kwasów organicznych. Konieczny jest dobór odpowiedniej pożywki (np. glukozy) wzbogaconej jonami kobaltu, glicyną, betainą czy choliną, a także temperatura i środowisko słabo kwasowe. Na rynku można znaleźć wiele takich suplementów w postaci tabletek, kapsułek, a także w formie płynnej. Nierzadko witamina B₁₂ występuje w preparatach wraz z innymi witaminami lub składnikami probiotycznymi w celu zapewnienia kompleksowości działania [4].

WITAMINA K₂ – MENACHINON

Menachinon MK-7 (witamina K₂) podobnie jak omówiona wcześniej kobalamina musi być również dostarczany do organizmu z egzogennych źródeł. Warunkuje on prawidłową krzepliwość krwi, a także odgrywa istotną rolę w metabolizmie kości i naczyń krwionośnych. Profilaktyczna suplementacja zapobiega wystąpieniu niedoborów, prowadzących do schorzeń takich jak osteoporoza, miażdżyca, a nawet neurodegeneracyjna choroba Alzheimera. Witamina K₂ jest głównie wytwarzana z fermentowanych bakteryjnie nasion soi. Bioproces musi być prowadzony w kontrolowanych warunkach temperaturowych oraz przy odpowiedniej wilgotności. Szczepami zdolnymi do promowania takiej przemiany są bakterie Escherichia coli oraz Bacillus subtilis. Obok witaminy K₂ naturalnie występuje witamina K₁, ta jednak w porównaniu z menachinonem charakteryzuje się słabszą wchłanialnością i aktywnością, krótszym czasem działania oraz  wyższą dawką efektywną. Wszystko to przemawia za stosowaniem MK-7. W suplementach rynkowych podkreślane jest jego biotechnologiczne pochodzenie, a także bazowanie na naturalnych surowcach o wieloletniej tradycji [5, 6, 7].

PROBIOTYKI NOWEJ GENERACJI

Kolejną grupą suplementów, której rozwój nabiera rozpędu są żywe mikroorganizmy, które podane w wystarczającej dawce wywołują dobroczynny wpływ na zdrowie. Aktualnie większość dostępnych probiotyków bazuje na bakteriach kwasu mlekowego, które w środowisku układu pokarmowego zapobiegają rozwojowi patogennych mikroorganizmów przez zakwaszanie środowiska i wytwarzanie korzystnych metabolitów. Ze względu jednak na ogólny charakter ich działania, poszukiwane są komensalne mikroorganizmy o bardziej ukierunkowanym, specyficznym działaniu tj. probiotyki nowej generacji (NGP). Charakteryzować się mają celowanym modelem działania przeciwko konkretnym jednostkom chorobowym. Należą do nich niezbadane i niewykorzystane dotychczas szczepy ludzkiej mikrobioty, a także te genetycznie zmodyfikowane przy zastosowaniu narzędzi biologii syntetycznej, inżynierii genetycznej i sekwencjonowania genomu.

Akkermansia muciniphila

Pierwszym kandydatem do grupy probiotyków NGP jest bakteria Akkermansia muciniphila wyizolowana z ludzkiego przewodu pokarmowego. Degraduje mucynę (glikoproteinę występującą w jelitach) w celu uzyskania energii, a przy tym wytwarza pożyteczne krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Jej obecność w mikrobiomie przyczynia się do utrzymania odpowiedniej grubości błony śluzowej jelita, której uszkodzenie może nastąpić na skutek diety wysokotłuszczowej. U osobników otyłych odżywiających się w ten sposób, liczebność bakterii Akkermansia muciniphila jest znacząco niższa. Badania wskazują na użyteczność omawianego szczepu właśnie w kontekście profilaktyki chorób cywilizacyjnych – cukrzycy typu II oraz otyłości poprzez przyspieszanie metabolizmu gospodarza oraz poprawę insulinowrażliwości. Skuteczność i bezpieczeństwo suplementacji probiotyków NGP w prewencji otyłości została wykazana przez poprawę parametrów metabolicznych np. przez obniżenie masy ciała. Wskazywane są również powiązania między liczebnością bakterii a działaniem układu immunologicznego. Holistyczny wpływ nowo przebadanego szczepu sprawia, że stanowi on ciekawy kierunek dalszego rozwoju probiotycznych suplementów nowej generacji [8, 9].

Clostridium butyricum

Kolejny szczep bakteryjny Clostridium butyricum zaliczany do grupy NGP również został wyizolowany ze zdrowego jelita ludzkiego. Należy on do beztlenowych bakterii Gram-dodatnich, które w celu uzyskania energii degradują niestrawiony błonnik pokarmowy, wytwarzając dobroczynne krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe takie jak masłowy czy octowy. Ponadto jej obecność sprzyja namnażaniu się pożytecznych bakterii komensalach tj. Bifidobacteria i Lactobacilli. Choć najbardziej kojarzona z utrzymania poprawnej pracy jelita grubego (przykładowo w łagodzeniu objawów zespół jelita drażliwego lub nieswoistego zapalenia jelit), coraz częściej wskazywana jest również jako czynnik wspierający profilaktykę otyłości, a nawet depresji. Doniesienia naukowe o istnieniu oddziaływania między układem pokarmowym a ośrodkowym układem nerwowym wskazują, że ingerując w skład mikrobioty można wpłynąć na skorelowane z nią zaburzenia psychiczne. Dostępne wyniki badań sugerują, że suplementacja probiotyczna może stanowić skuteczny środek w zapobieganiu wystąpienia depresji oraz wspieraniu dobrego samopoczucia u osób cierpiących na problemy psychiczne. Konieczne są jednak dalsze badania, które pozwolą jednoznacznie ocenić efektywność i bezpieczeństwo NGP [10, 11].

PODSUMOWANIE

Biotechnologia, zarówno w klasycznym wydaniu jakim jest powszechnie znana fermentacja mikrobiologiczna, jak i w bardziej nowoczesnych odsłonach wprowadzających w życie narzędzia biologii syntetycznej, stanowi interdyscyplinarną niezwykle prężnie rozwijającą się dziedzinę. Jej zastosowanie pozwala na pozyskiwanie suplementów w czystszy i bardziej zrównoważony sposób. Co więcej, otwiera ścieżki na otrzymywanie probiotyków nowej generacji – preparatów wspierających funkcjonowanie ludzkiego organizmu w bardziej ukierunkowany sposób.

Zobacz również: Aflofarm: „albo grubo, albo wcale”. Gra o digital w wielkiej skali

Przejdź do artykułu