Eliminace možných rizik ohrožení zdravotního stavu zvířat či hygienických parametrů živočišných produktů, spolu se snahou o zefektivnění výživy, jednoznačně aktualizuje využívání krmných aditiv. Od nejrůznějších technologických aditiv, konzervantů, inhibitorů plísní, vyvazovačů mykotoxinů přes fytogenní aditiva, imunostimulanty, antioxidanty, organické kyseliny a jejich soli až po probiotika, synbiotika a prebiotika. Právě posledně jmenovaným látkám bude věnováno toto sdělení.
Prebiotika bývají definována jako nestravitelné potravní ingredience, které příznivě ovlivňují hostitele prostřednictvím selektivní stimulace jedné či omezené skupiny bakterií v tlustém střevě, což přispívá ke zlepšení zdravotního stavu hostitelského organismu.
Podmínkou bifidogenního efektu prebiotik je
n přítomnost bifidogenních bakterií v tlustém střevě,
n schopnost uvedených bakterií fermentovat dodávané prebiotikum.
Ve srovnání s probiotiky tedy nepřímou cestou ovlivňují mikroflóru trávicího traktu. V této souvislosti je třeba připomenout i další související termíny.
Pod pojmem probiotika se rozumí látky, resp. kultury mikroorganismů, které po perorální aplikaci přispívají k vytvoření žádoucí mikrobiální populace v trávicím traktu, čímž pozitivně ovlivňují zdraví jejich konzumenta. Většinou jde o stabilizovanou kulturu specifických živých mikroorganismů, aplikovaných v krmivu (formou lyofilizovaného prášku) nebo v pitné vodě, v pastě či v aerosolu. Nejčastěji se jedná o mléčné bakterie rodů Lactobacillus a Bifidobacterium, popř. některých dalších druhů (kupř. Enterococcus faecium, Streptococcus thermophilus apod.), které obsazují povrch epitelu trávicího traktu a potlačují nežádoucí mikroorganismy. Kromě toho jsou ceněny pro antimikrobiální aktivitu, produkci vitamínů skupiny B a K, stimulaci imunity, redukci cholesterolu a antikancerogenní aktivitu.
Pod pojmem synbiotika rozumíme doplňky, ve kterých synergicky působí dvě složky, a to jak probiotická (vybrané kmeny živých probiotických bakterií), tak prebiotická (především různé oligosacharidy). Kombinace těchto látek se stala předmětem výzkumu počátkem devadesátých let minulého století.
Látky s prebiotickou účinností
Látek s prebiotickou účinností je celá řada. V principu, možným prebiotikem může být každá v tenkém střevě nevstřebaná živina, která postoupila do tlustého střeva. Většinou se však jedná o sacharidy s různě dlouhým řetězcem.
Připomenout zaslouží, kromě fruktooligosacharidů (FOS), inulinu (INU) včetně jejich derivátů (oligofruktóza – OF) ještě galaktooligosacharidy (GOS), transgalaktosylované oligosacharidy (TOS, TSO), sójové oligosacharidy (SOS = oligosacharidy rafinózové řady = RSO, tj. rafinóza, stachyóza a verbaskóza), isomaltooligosacharidy (IMO), mannanoligosacharidy (MOS), xylooligosacharidy (XOS) a chitosanoligosacharidy (COS). Dále pak cukerné alkoholy, příkladně maltitol, xylitol, laktitol, sorbitol nebo palatinol, syntetická prebiotika a jejich deriváty, připravené buď oligomerací sacharózy (kestosa) či laktózy (laktulóza, kyselina laktobionová) nebo chemickou úpravou inulinu či škrobu. Za prebiotickou vlákninu je rovněž označován rezistentní škrob, někdy i aminocukry.
Podíváme-li se na chemickou podstatu těchto látek, zjistíme, že vycházejí z pětiuhlíkatých (pentos-arabinóza, xylóza) či šestiuhlíkatých (hexos-glukóza, fruktóza, galaktóza, mannóza) monosacharidů, které jsou základními stavebními jednotkami disacharidů (sacharóza, laktóza) a složitých sacharidů (oligo- a polysacharidů). Jak je zřejmé, fruktooligosacharidy jsou chemicky ß-D fruktany s různě dlouhým řetězcem (polymerační stupeň = počet molekul fruktózy v řetězci = n 2 až 60), ve kterém jsou fruktosylové jednotky vázány ß 2-1 glykosidickou vazbou. Právě tato vazba, nerozštěpitelná trávicími enzymy, bývá příčinou prebiotické účinnosti oligosacharidů, které potom mohou být (je-li přítomna prospěšná mikroflóra v kaudální části trávicího traktu), za žádoucích efektů pro hostitelský organismus, fermentovány až v tlustém střevě.
Za příznivě působící jsou považovány bakterie mléčného kysání – bifidobakterie a laktobacily. Oba tyto rody rostou selektivně na takových sacharidových substrátech, na kterých některé rody (Bacteriodes, klostridie, koliformní bakterie) nerostou, nebo jsou dokonce jimi redukovány. Mechanismus, při kterém bifidobakterie inhibují růst dalších bakterií (např. klostridií), není stále plně pochopen. Může být vysvětlován buď okyselováním média, následkem vysoké produkce silných karboxylových kyselin (s krátkým řetězcem), nebo sekrecí peptidů, podobných bakteriocinům.
Ne všechny bakterie mléčného kvašení mají stejnou schopnost využívat tyto sacharidy. Některé literární prameny příkladně ukázaly, že fermentovat dané substráty bylo schopno pouze 75 % izolátů rodu Lactobacillus a 85 % izolátů bifidobakterií. Obecně spíše platí, že bifidobakterie (příkladně B. animalis) rostou lépe na oligosacharidech, což zvláště platí pro FOS o menším stupni polymerace do 5, na kterých je jejich růst rychlý, ve srovnání s médiem – monosacharidem, glukózou či fruktózou nebo FOS o stupni polymerace 10 a vyšším, kde je patrný pravý opak.
Experimenty
Většina experimentů s prebiotickými preparáty proběhla prozatím na lidské populaci, popř. laboratorních zvířatech. Souvisí to především s tím, že prebiotika lze přesně chemicky definovat, snadno skladovat i aplikovat, přičemž nepředstavují pro konzumenta žádné zdravotní riziko. Efekt jejich podávání byl jednoznačně potvrzen při snižování energetické hodnoty diet, příznivém vlivu na mikroflóru tlustého střeva (redukce tvorby amoniaku) a potlačování zácpy. Spekuluje se s jejich funkcí při prevenci střevních infekcí (inhibice adherence patogenních bakterií na střevní stěnu), prevenci rakoviny tlustého střeva, vyvazování toxinů, posilování imunity (buněčné i humorální odpovědi), snižování hladiny cholesterolu a triglyceridů, včetně rizik alergických onemocnění, rozvoji nervové soustavy (syntéza mozkových gangliosidů a glykoproteinů) a lepším vstřebávání některých živin (Ca2+, Mg2+).
Na hospodářských zvířatech se uskutečnilo experimentů s prebiotiky o poznání méně. Je to dáno mnoha skutečnostmi. Příkladně, ne všechny efekty očekávané u lidí jsou aktuální v živočišné výrobě. Souvisí to s podstatně kratším obdobím (týdny, měsíce) využívání zvířat v chovech, větším či menším výskytem přirozených (nestravitelných) oligosacharidů ve většině krmných směsí, cenou prebiotických doplňků, přičemž bezprostřední produkční efekt nemusí být příliš výrazný. Prozatím přesvědčivějších výsledků s doplňky prebiotik bylo dosaženo spíše u drůbeže než u prasat. Jejich dávkování do krmiva se řídí doporučením výrobců a nejčastěji se pohybuje v rozmezí 0,2–0,8 %.
Nejlépe prozkoumaným prebiotikem jsou zřejmě mannanoligosacharidy (MOS), a to v souvislosti s hledáním nezbytné náhrady krmných antibiotik. Jako jejich zdroj, působící již v nepatrném množství, byly použity buněčné stěny kvasinky Saccharomyces cervisiae. Ukázalo se, že kromě interakce s povrchem patogenních bakterií (znemožnění adheze kupř. salmonel na střevní stěnu) docházelo ke zvyšování odolnosti zvířat a zvětšování absorpční plochy střev, což mělo pozitivní vliv (u drůbeže, selat, telat, králíků) na konverzi krmiv a intenzitu růstu zvířat.
Neopomenutelným zdrojem prebiotik, prakticky ve všech krmných směsích pro nepřežvýkavá zvířata, bývá sójový extrahovaný šrot, jehož proteinová složka (kolem 470 g/kg) převládá nad sacharidovou složkou (zhruba 330 g/kg). Ta je tvořena jak strukturálními (vláknina), tak zásobními (BNLV) sacharidy. Právě ty (jejich stravitelná část) jsou využívány k energetickým účelům, jejich nestravitelnou část (mnohdy dosahující úrovně až 60 g/kg), představují sójové oligosacharidy (SOS) rafinózové řady (RSO), které jsou různě fermentovatelné střevními bakteriemi. Pokud jejich hladina přesáhne v dietě prasat hodnotu asi 10 g/kg, lze v některých případech zaznamenat negativní dopady do užitkovosti zvířat. Je to dáno poklesem energetické hodnoty směsi, zhoršením stravitelnosti dusíku, výskytem průjmů a zvýšenou tvorbou (H2, CO2) střevních plynů.
Z fruktooligosacharidů (FOS) se zdá být oligofruktóza (OF) se stupněm polymerace 5–7 lépe využívána bifidobakteriemi než inulin, jehož stupeň polymerace přesahuje hodnotu 10. Jejich bifidogenní účinek se projevil u drůbeže, u prasat ne.
FOS však mohou být fermentovány i jinými bakteriemi. V našich experimentech se nadějně ukazují výsledky s doplňkem topinamburu jako zdroje inulinu do krmných směsí řady KK, kde pomáhá řešit odstav králíků (snižovat úhyny).
Klíčové informace
– Studia prebiotických přípravků započala na přelomu 80. a 90. let minulého století izolací látek z topinamburu hlíznatého, podporujících růst Bifidobacterium infantis, B. adolescentis a B. longum.
– Jedná se o frakce sacharidů, nemajících pro organismus monogastrických zvířat žádnou energetickou hodnotu v důsledku jejich nestravitelnosti v horní části gastrointestinálního traktu.
– Jsou však selektivně velice dobrou živnou půdou pro různé anaerobní mikroorganismy, žijící v tlustém střevě. Těch bývá, konkrétně bakterií, 400 až 500 druhů (1011 až 1012 zárodků/g obsahu), patřících zhruba do 50 rodů – mezi nimiž převažují bakteroidy, bifidobakterie, eubakterie, klostridie, laktobacily a grampozitivní koky.
Doc. Ing. Alois Kodeš, CSc.
Česká zemědělská univerzita v Praze
Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů
katedra mikrobiologie, výživy a dietetiky
Ing. Jaromír Kvaček
Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský
Havlíčkův Brod
