Ζύμωση λακτόζης

Ζύμωση στη λακτόζη και άτομα με δυσανεξία

Το πλασμίδιο pL13, το οποίο περιέχει δύο γονίδια PDC, μετασχηματίστηκε επιτυχώς σε MG1655, ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο στέλεχος Κ-12. Το κατασκευασμένο στέλεχος παρήγαγε υψηλά επίπεδα αιθανόλης και κατανάλωσε πάνω από τη μισή λακτόζη σε 72 ώρες. Το μη σχεδιασμένο στέλεχος παρήγαγε μόνο μερικά g/h και κατανάλωνε πολύ λιγότερη λακτόζη. Παρά την επιτυχία του κατασκευασμένου στελέχους, απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να κατανοηθεί πώς λειτουργεί η ζύμωση λακτόζης και τι είδους επίδραση έχει στα άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη.

Κατάλογοι βακτηρίων που παράγουν ζύμωση λακτόζης

Ενώ η έννοια της χρήσης του E. coli για την ένδειξη της παρουσίας βακτηρίων που μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα υγείας είναι συμπαγής, η πρακτική της ήταν λίγο πιο δύσκολη. Αρκετά άλλα εντερικά βακτήρια μπορούν να ζυμώσουν τη λακτόζη και να μοιράζονται παρόμοια φαινοτυπικά χαρακτηριστικά με το E. coli. Ο όρος “κολοβακτηρίδιο” επινοήθηκε για αυτά τα βακτήρια για να απλοποιήσει περαιτέρω τη διαδικασία ταυτοποίησης. Αν και δεν είναι ταξινομική ταξινόμηση, ο όρος περιγράφει μια ομάδα προαιρετικά αναερόβιων βακτηρίων σε σχήμα ράβδου που μπορούν να ζυμώσουν λακτόζη και να παράγουν οξύ και αέριο εντός 48 ωρών από τη ζύμωση στους 35 βαθμούς Κελσίου.

Πολλά γαλακτοκομικά προϊόντα περιέχουν βακτήρια γαλακτικού οξέος (LAB). Μερικά είναι φυσικά παρόντα, ενώ άλλα ενοφθαλμίζονται σκόπιμα για να δημιουργηθεί η επιθυμητή οξύτητα. Τα LAB συχνά ενοφθαλμίζονται στη διαδικασία παραγωγής με πρόσθετες καλλιέργειες. Η προσθήκη αυτών των καλλιεργειών γίνεται για λόγους άλλους από την παραγωγή οξέος. Αυτές οι επικουρικές καλλιέργειες περιλαμβάνουν τους σταφυλόκοκκους, τους μικροκόκκους, τους εντεροκόκκους και το προπιονοβακτήριο. Το Propionibacterium, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται ευρέως στα ελβετικά τυριά. Τα βακτήρια σε αυτό παράγουν την ξεχωριστή γεύση καρυδιού του τυριού και μεταβολίζουν το γαλακτικό σε οξικό.

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η κατευθυνόμενη τροποποίηση του μικροβιώματος του παχέος εντέρου βελτιώνει την πέψη και την ανοχή στη λακτόζη. Μια τυχαιοποιημένη, ελεγχόμενη με εικονικό φάρμακο, πολλαπλή μελέτη αξιολόγησε τα αποτελέσματα ενός εξαιρετικά καθαρισμένου γαλακτοολιγοσακχαρίτη βραχείας αλυσίδας (RP-G28) στη θεραπεία ατόμων με δυσανεξία στη λακτόζη. Σε αυτή τη μελέτη, το RP-G28 βελτίωσε την πέψη της λακτόζης και οι πληθυσμοί των bifidobacterial συσχετίστηκαν με βελτιώσεις στην ανοχή στη λακτόζη.

Προσαρμοστικά ένζυμα

Τα προσαρμοστικά ένζυμα στη ζύμωση της λακτόζης μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητα των οργανισμών να ζυμώνουν ένα υπόστρωμα. Αυτά τα ένζυμα μπορούν να παραχθούν μόνο από κύτταρα που αναπτύσσονται στο ίδιο υπόστρωμα με αυτά που τα παράγουν. Για παράδειγμα, το B. coli που αναπτύσσεται σε ένα μέσο λακτόζης παράγει λακτάση και όταν πλένεται και τοποθετείται σε ρυθμιστικό διάλυμα, απελευθερώνει ένα οξύ. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η λακτάση είναι ένα προσαρμοστικό ένζυμο.

Και στις δύο συνθήκες, το γαλακτικό ήταν το κύριο προϊόν ζύμωσης. Και στις δύο συνθήκες, οι αποδόσεις γαλακτικού ήταν 1,62 mol C6/mol. Τα δευτερεύοντα προϊόντα, όπως το μυρμηκικό άλας και η αιθανόλη, παρουσίασαν διαφορετική κινητική παραγωγής. Για παράδειγμα, το γαλακτικό παρήχθη περισσότερο υπό Ο2 παρά υπό Ν2, ενώ η ακετοΐνη μετατράπηκε σε 2,3-βουτανοδιόλη μέχρι το τέλος του πειράματος.

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η προσαρμογή στο αρχικό οξειδωτικό στρες του L. lactis κατά την παρασκευή του τυριού σχετίζεται με τη μεταγραφική του απόκριση. Επιπλέον, ο οργανισμός έχει δύο ανεξάρτητα συστήματα αναγωγής: το Nox και το Nox. Το πρώτο είναι ένα ευαίσθητο στο pH σύστημα εξαρτώμενο από το οξυγόνο, ενώ το δεύτερο είναι ένα αναερόβιο, ανεξάρτητο από το οξυγόνο σύστημα. Τα προσαρμοστικά ένζυμα στη ζύμωση της λακτόζης βοηθούν το L. lactis να επιβιώσει από το οξειδωτικό στρες που συναντάται στην τυροκομία.

Η ανοχή στη λακτόζη συνδέεται στενά με την ισορροπία μεταξύ της μικροχλωρίδας του παχέος εντέρου και της ικανότητας του παχέος εντέρου να απομακρύνει τη λακτόζη που έχει υποστεί κακή πέψη. Μια χαμηλή ικανότητα ζύμωσης λακτόζης στο κόλον, σε συνδυασμό με χαμηλή ικανότητα απορρόφησης και μεταβολισμού αερίων, μπορεί να οδηγήσει σε αναποτελεσματική απομάκρυνση της κακής πέψης λακτόζης. Τα προσαρμοστικά ένζυμα στη ζύμωση της λακτόζης απαιτούνται για να αντιμετωπίσει ένα άτομο μια κατάσταση δυσανεξίας στη λακτόζη.

Με αυτόν τον τρόπο, το AE-CES μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαφοροποίηση των βιομηχανικών στελεχών L. lactis ή για την εισαγωγή νέων φαινοτύπων σε υπάρχοντα γαλακτοκομικά ορεκτικά. Οι συγγραφείς εξέτασαν επτά στελέχη L. lactis και διαπίστωσαν ότι όλα ανταποκρίθηκαν διαφορετικά στο οξειδωτικό στρες. Τα αποτελέσματά τους έδειξαν μια ισχυρή προσαρμογή στο οξυγονωμένο περιβάλλον. Τα AE-CES δεν ήταν παρόντα στη στατική φάση και τα μεταλλαγμένα Lcn972R εμφάνισαν μειωμένη καλλιέργεια.

Γενετικές μελέτες αποκάλυψαν ότι υπάρχουν αρκετοί πολυμορφισμοί στο γονίδιο της λακτάσης. Αυτά τα λεγόμενα «γονίδια επιμονής» πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί ανεξάρτητα στους ανθρώπινους πληθυσμούς. Οι ευρωπαϊκοί πληθυσμοί διέφεραν ως προς την έκφραση ενός μεμονωμένου νουκλεοτιδίου που βρίσκεται 13.910 βάσεις ανάντη από τη θέση έναρξης της μεταγραφής της λακτάσης. Το αλληλόμορφο τύπου Τ ήταν επίμονο, ενώ το αλληλόμορφο τύπου C ήταν ανενεργό.

Συστατικά ένζυμα

Υπάρχουν δύο τύποι ενζύμων: συστατικά και προσαρμοστικά. Τα συστατικά ένζυμα παράγονται από τα κύτταρα ανεξάρτητα από το υπόστρωμα στο οποίο αναπτύσσονται. Τα προσαρμοστικά ένζυμα παράγονται μόνο από κύτταρα που αναπτύσσονται σε αυτό το υπόστρωμα. Για παράδειγμα, το B. coli που αναπτύσσεται σε ένα μέσο λακτόζης παράγει λακτάση όταν ο οργανισμός πλένεται με ένα ρυθμιστικό διάλυμα. Η ανακάλυψη του Karsten έδειξε ότι η λακτάση είναι ένα προσαρμοστικό ένζυμο.

Η Β-γλυκοσιδάση έχει βρεθεί ότι υδρολύει τη λακτόζη στο γάλα υπό συνθήκες παστερίωσης. Μπορεί να υδρολύσει τη λακτόζη σε θερμοκρασίες έως και 65 βαθμούς Κελσίου και η καταλυτική του δράση δεν επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη γλυκόζη. Ως εκ τούτου, η θερμοσταθερή β-γλυκοσιδάση είναι ιδανικός υποψήφιος για υδρόλυση λακτόζης.

Η λακτόζη είναι ένα σάκχαρο δισακχαρίτη που βρίσκεται στο γάλα. Αποτελείται από δύο κύρια σάκχαρα: τη γλυκόζη και τη γαλακτόζη. Η λακτάση είναι το ένζυμο που διασπά τη λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη. Η λακτάση είναι ένας από τους τέσσερις τύπους ενζύμων λακτάσης. Βρίσκεται σε εμπορικά προϊόντα, όπως το Lactaid και το ανθρώπινο σώμα.

Η παραγωγή αυτών των ενζύμων ελέγχεται από τον μύκητα Aspergillus oryzae, που είναι ένα στέλεχος που διατίθεται στο εμπόριο. Έχει γίνει έρευνα για τον χαρακτηρισμό και την αξιολόγηση αυτού του στελέχους. Η μελέτη της παραγωγής του μύκητα επικεντρώνεται σε δομικές λεπτομέρειες των β-γαλακτοσιδασών. Τα μοριακά βάρη και των δύο ενζύμων κυμαίνονται από 60.000 έως 85.000 dalton.

Οι μικροβιακές αλλοιώσεις του εντέρου είναι σημαντικές στην προσαρμογή του παχέος εντέρου. Η υδρολάση της λακτόζης-φλωριζίνης είναι μέρος μιας οικογένειας εντερικών δισακχαριδασών. Βρίσκεται στο όριο της βούρτσας του λεπτού εντέρου και βρίσκεται στη θέση της γλυκοσυλκεραμιδάσης. Βρίσκεται στο λεπτό έντερο και διασπά τη φλοριζίνη. Το πιο κοινό θρεπτικό υπόστρωμα του LPH είναι η λακτόζη.

Τα άτομα που δεν έχουν επιμονή στην παραγωγή λακτάσης έχουν μικρά συμπτώματα μετά την κατανάλωση λακτόζης. Αυτοί με το υψηλότερο ποσοστό μη εμμονής στην παραγωγή λακτάσης είναι οι Ισπανόφωνοι και οι Αφροαμερικανοί. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η πρωτογενής δυσανεξία στη λακτόζη ξεκινά κατά την παιδική ηλικία ή την πρώιμη εφηβεία. Τα συμπτώματα ξεκινούν όταν τα επίπεδα λακτάσης πέφτουν στο δέκα τοις εκατό των προηγούμενων επιπέδων τους.

Επιδράσεις της ζύμωσης στη λακτόζη σε άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη

Η διαδικασία με την οποία η μικροχλωρίδα του εντέρου ζυμώνει τη λακτόζη έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή αερίων και λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας. Αυτές οι ενώσεις προκαλούν τα συμπτώματα που συνήθως σχετίζονται με τη δυσανεξία στη λακτόζη. Τα άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη συνήθως εμφανίζουν συμπτώματα εντός δύο ωρών από την κατάποση της λακτόζης. Αυτό το φαινόμενο είναι επίσης γνωστό ως οσμωτική διάρροια.

Μετά τη βρεφική ηλικία, οι άνθρωποι παράγουν ελάχιστη έως καθόλου λακτάση. Μετά την κατανάλωση γαλακτοκομικών προϊόντων, τα μολυσμένα άτομα μπορεί να έχουν συμπτώματα αερίων, φούσκωμα και διάρροια. Πολλοί άνθρωποι μπορούν να ανεχθούν ορισμένες ποσότητες λακτόζης χωρίς να εμφανίσουν αυτά τα συμπτώματα, συμπεριλαμβανομένων των βρεφών και των παιδιών. Τα άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη μπορεί να εμφανίσουν ποικίλες ποσότητες αερίων και φούσκωμα όταν καταναλώνουν γαλακτοκομικά προϊόντα. Ευτυχώς, υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να εντάξετε τα γαλακτοκομικά προϊόντα που έχουν υποστεί ζύμωση στη διατροφή σας.

Το πρώτο βήμα προς την επούλωση από τη δυσανεξία στη λακτόζη είναι ο εντοπισμός και η θεραπεία της υποκείμενης αιτίας. Ορισμένες αιτίες δυσανεξίας στη λακτόζη περιλαμβάνουν μια γενετική κατάσταση γνωστή ως κοιλιοκάκη, μια σοβαρή αλλεργική αντίδραση στη γλουτένη ή τη νόσο του Crohn, μια χρόνια φλεγμονώδη νόσο του πεπτικού σωλήνα. Ευτυχώς, και οι δύο καταστάσεις είναι θεραπεύσιμες και οι περισσότεροι άνθρωποι θα βιώσουν ανακούφιση σε τρεις έως τέσσερις εβδομάδες.

Ενώ πολλά άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη μπορούν να ανεχθούν ορισμένα γαλακτοκομικά προϊόντα, η πλήρης αποφυγή τους είναι συνήθως ο καλύτερος τρόπος δράσης. Εάν τα συμπτώματα επιμένουν, συνιστάται συχνά να συμβουλευτείτε τον γιατρό σας, ο οποίος μπορεί να συνταγογραφήσει την κατάλληλη θεραπεία. Εάν η λακτόζη είναι η κύρια αιτία της γαστρεντερικής δυσφορίας, η αποφυγή της για δύο εβδομάδες μπορεί να είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να απαλύνετε τα συμπτώματα.

Παρά τους κινδύνους και τις παρενέργειες της χρήσης προβιοτικών, μέτριες δόσεις λακτόζης μπορεί να λειτουργήσουν ως πρεβιοτικό σε άτομα με υποπαραγωγή των ενζύμων που την αφομοιώνουν. Ενώ τα προβιοτικά είναι ένα πιθανό συμπλήρωμα διατροφής για τη δυσανεξία στη λακτόζη, αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να μην διαρκέσουν πολύ. Ωστόσο, τα μακροπρόθεσμα αποτελέσματα της χρήσης προβιοτικών ίσως αξίζει να διερευνηθούν περαιτέρω.

Η παρουσία υδρογόνου στην αναπνοή είναι ο πιο αξιόπιστος τρόπος για τη διάγνωση της δυσανεξίας στη λακτόζη. Η άπεπτη λακτόζη στο παχύ έντερο διασπάται σε διαφορετικά αέρια, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου. Η περιεκτικότητα σε υδρογόνο της αναπνοής μετά την κατανάλωση λακτόζης μετράται χρησιμοποιώντας ένα τεστ αναπνοής. Εάν είναι ασυνήθιστα αυξημένο, θα μπορούσε να υποδηλώνει δυσανεξία στη λακτόζη.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *