Melidava

Pastura, painea albinelor și microbiota intestinala umana…

Romanilor le plac concluziile deci le dam de la inceput:

„activitatea antioxidantă a păsturii ajută la prevenirea obezității, întrucât compușii fenolici intervin în diferite procese metabolice inducând; (i) micșorarea lipogenezei; (ii) micșorarea ingestiei de hrană; (iii) creșterea lipolizei; (iv) oxidarea acizilor grași; (v) inhibiția diferențierii și a creșterii adipocitelor, și (vi) atenuarea răspunsurilor inflamatoare și supresarea stresului oxidativ”

Articolul:

Bee bread and gut microbiota

Carlos M. Zuluaga-Dominguez și Carlos A. Fuenmayor

Introducere

Păstura este definită drept un amestec de polen, nectar/miere și microorganisme vii, incluzând bacterii lactice, obținut printr-un proces fermentativ anaerob care se produce în celulele fagurilor din stup. Polenul corbicular, înainte de a fi transformat în păstură, este colectat de apicultori folosind capcane așezate la intrarea în stup. Datorită concentrației mari de nutrienți și componente bioactive este al doilea produs apicol ca potențial economic, după miere. Ca produs alimentar pentru consum uman BP este o bună sursă de proteine, carbohidrați, fibre alimentare, lipide în care predomină acizii grași polinesaturați, unele vitamine, săruri minerale, precum și acizi fenolici, flavonoizi, carotenoizi, fitosteroli, ș.a.

În pofida concentrației sale în nutrienți, digestibilitatea și bioaccesibilitatea polenului corbicular este relativ limitată pentru monogastrice, în parte datorită microstructurii rezistente care acoperă grăuncioarele de polen, denumită exină. În păstură, acțiunea bacteriilor lactice anaerobe și a drojdiilor, micșorarea pH-ului natural și prezența enzimelor face nutrienții mai accesiibili față de polenul nefermentat. Prezența mierii, nectarului, secrețiilor albinelor și proprietăților însuși polenului, păstura este un produs mai sigur microbiologic și chiar o sursă de bacterii cu activitate probiotică pentru oameni. Păstura este o bogată sursă de nutrienți pentru consum uman incluzând proteine, acizi grași polinesaturați, carbohidrați și compuși fenolici, cu microorganisme potențial probiotice, fiind benefică pentru microflora intestinală.

Compoziția chimică a păsturii de albine

Compoziția chimică a polenului corbicular variază în funcție de originea sa botanică/geografică. Datorită adăugării de nectar, miere, ceară și acțiunilor enzimatice și microbiene, compoziția biocchimică a păsturii este diferită. Componentele păsturii includ apă (umiditate), carbohidrați (în special zaharuri simple), proteine, enzime active, lipide, polizaharide, vitamine, săruri minerale și concentrații mici de alte molecule bioactive. Păstura are un conținut ridicat de acid lactic format prin fermentație, de până la 3,2%, acid care se găsește în cantități neglijabile în polenul proaspăt. (Tabelul 13.1).

Umiditate

Conținutul de apă variază între limite largi, de la 9 la peste 30%. Polenul corbicular prezintă și el o mare diversitate atribuită diferențelor de compoziție, de altitudine și de condițiile de climă din vecinătatea stupului. Human și Nicolson au comunicat că la mostre de păstură provenite din Africa de Sud din Aloe greatheadii var. davyana depozitarea polenului a produs creșterea conținutului de apă datorită adăugării de nectar și secreții glandulare de către albinele lucrătoare. Herbert și Shimanuki nu au găsit diferențe semnificative între polenul corbicular și păstură, iar Zuluaga et al. au comunicat că umiditatea păsturii a fost mai scăzută decât cea a polenului corbicular cu aceeași origine.

Proteine și aminoacizi

Conținutul de proteine este variabil; față de subst. uscată el variază între 14 și 37,3%. În păstură au fost identificați, în diferite concentrații, aminoacizii; prolină, alanină, arginină, acid aspartic, cisteină, acid glutamic, glicină, histidină, izoleucină, leucină, lizină, metionină, fenilalanină, serină, treonină, triptofan, tirozină și valină. În mostre de păstură din Regatul Unit, Donkersley et al. au găsit glicina drept aminoacidul cu cea mai mare fracție din totalul aminoacizilor (0,17 ± 0,13); alți aminoacizi dominanți au inclus valina (0,14 ± 0,04) și metionina (0,08 ± 0,01).

Tabelul 13.1. Umiditate, proteine, lipide și cenușă în mostre de păstură cu diferite origini

Conform rezultatelor Standifer et al. au existat mici diferențe între conținutul de proteine al păsturii și al polenului corbicular, care au fost similare la depozitare timp de 7-21 de zile (18,9%), iar profilul aminoacizilor nu s-a modificat semnificativ prin depozitare, însă au fost observate pierderi de 20% pentru anumiți aminoacizi individuali în păstură față de polenul corbicular datorită metabolismului microflorei. Alte studii au comunicat că concentrațiile de proteine din păstură sunt ceva mai mici decât cele din polenul corbicular.

În mostre provenite din Columbia, digestibilitatea in vitro a păsturii a fost cu mult mai mare (45,7-94,7g proteină digerată/100g proteină totală) decât cea a polenului corbicular (38,7-885,3g proteină digerată/100g proteină totală) cu aceeași origine, iar în mostre provenite din Italia, digestibilitatea polenului corbicular (62,1%) a fost mărită semnificativ după fermentare cu starter din bacterii lactice (75,1%).

Lipide

Conținutul în lipide al păsturii este cuprins între sub 1% și aproape 13%; în general conținutul de lipide al păsturii este mai mic decât cel al polenului proaspăt și este influențat de originea botanică. Profilele acizilor grași sunt complexe și variabile; fracțiunea de lipide este caracterizată prin concentrații mai mari de acizi grași polinesaturați cu mai mulți acizi ω-3 , care par a depinde de preferințele albinelor privind hrana. Bakour et al. au indicat un total de 25 acizi grași, dintre care 14 saturați și 11 nesaturați. Concentrațiile de PUFA, esențiali pentru nutriție și care nu sunt sintetizați de organismul uman, sunt relativ ridicate (64,7 ± 0,4%) cu acizii α-linoleic (25 ± 1%), arahidonic (23,2 ± 0,5%) și linoleic (14,2 ± 0,1%) fiind cei mai importanți.

Un studiu al păsturii provenite din Lituania a identificat 22 acizi grași, cu cel mai mare conținut de acid octadecatrienoic (ω-3) (27-43,8%). Kaplan et al. au obținut un profil similar în mostre din Turcia, cu 37 acizi grași din care cei nesaturați predominanți au fost (9Z,12Z,15Z)-octadeca-9,12,15-trienoic, (9Z,12Z)-octadeca-9,12-dienoic, (Z)-octadeca-9-enoic, iar principalii termeni saturați au fost acizii hexadecenoic și octadecanoic. Ei au comunicat că raportul lipidelor nesaturate/saturate a fost întotdeauna mai mare de 1 (1,4-2,4) și că păstura de bumbac a fost cea mai bogată în ω-3. Considerând profilele acizilor grași, mostrele cu concentrații mai mari de lipide ar putea constitui o sursă alimentară semnificativă de grăsimi esențiale polinesaturate.

Cenușă și săruri minerale

Conținutul de cenușă (substanțe anorganice) este de 2,4-3,6% din subst. uscată, valoare relativ mare pentru produsele de origine vegetală folosite ca hrană (Tabelul 13.1). Păstura este  sursa de săruri minerale consumată de albinele doică în transformarea în lăptișor de matcă (Tabelul 13.2). După Pohl et al.  componentele minerale din polen și păstură au profile similare, elementul cel mai abundent fiind K, urmat de P, S, Al și Zn, iar dintre microoelemente Cu. Ba, Sr și contaminanți; Ba, Cd, Co, Cr, Hg, Li, Ni, Pb, At, Sb și Va. Loper et al. au găsit că K este elementul predominat în polenul de migdal din SUA, urmat de P, Ca Mg și Zn. Bakour et al. au comunicat K, P, Ca și Mg drept elemente predominante în mostre provenite din Maroc. Astfel, BP și păstura constituie alternative în evitarea deficiențelor de minerale.

Tabelul 13.2. Componente minerale în păsturi cu diferite origini

Conținut de componente minerale în păsturi cu diferite origini (mg/kg subst. uscată)

Tabelul 13.3. Conținutul total de carbohidrați, zaharuri și amidon din mostre de păstură cu diferite origini

Carbohidrați

Carbohidrații și în special monozaharidele glucoză și fructoză, constituie o parte importantă a păsturii, iar concentrațiile lor diferă în funcție de originea botanică și geografică (Tabelul 13.3).

Păstura conține o proporție mai mare de zaharuri reducătoare decât polenul corbicular, datorită adăugării de miere și nectar și hidrolizei polizaharidelor. Herbert și Shimanuki au găsit, față de subst. uscată, conținuturi de zaharuri reducătoare de 14,0-37% și non-reducătoare de 1,5-5,7%. Khalifa et al. a comunicat procente din total carbohidrați de 24-35% cu predominanța monozaharidelor: fructoză 18,9% și glucoză 11,5%, și oligozaharidele turanoză, maltoză, trehaloză și erloză.

BP conține cantități variabile de polizaharide, incluzând amidon și derivate, precum și polizaharide rezistente la digestie și alte molecule care pot fi clasificate drept fibre alimentare,, cu conținut de 1-20%. Unele studii au indicat un efect potențial prebiotic al BP brut și fermentat la animalele monogastrice, legat de conținutul de fibre alimentare și de prezența  compușilor fenolici. Herbert și Shiimanuki au comunicat un conținut mediu de fibre brute în SUA de 10,6% (5,8-188,5%) din subst. uscată, 0,5% (0,2-0,7%) pectine și, spre deosebire de polenul corbicular, păstura are un conținut de amidon sub limita de detecție, indicând scindarea enzimatică/microbiană a polizaharidelor digerabile în cursul fermentației. În mostre din Regatul Unit, Donkersley et al. au găsit un conținut de amidon de 1,3 ± 0,8%.

Compuși fenolici

Polenul corbicular conține cantități variabile de compuși fenolici cu activitate antioxidantă, iar fermentarea la păstură cu bacterii lactice ar favoriza activitatea antioxidantă a extractelor bogate în fenoli. Fiind metaboliți secundari ai plantelor, profilul fenolic este specific originii botanice și geografice, precum și perioadei de colectare.

În mostre din Columbia, totalul compușilor fenolici variază între 2,5-13,7 mg GAE/g. În mostre din România conținutul total de fenoli a fost de 22,7mg GAE/g. Dintre compușii fenolici, flavonoizii constituie clasa cea mai importantă. În mostre provenite din Columbia, concentrația totală de flavonoizi este de 1,9-4,5mg QE/g. Ivanisova a comunicat un conținut de flavonoizi de 13,6-18,2 mg QE/g subst. uscată. Borycka et al. au găsit concentrații de 3,9, 24,6 și 16,3mg QE/g pentru extracte în apă, etanol și metanol.

În păstura cu diferite origini a fost indentificată o mare varietate de compuși fenolici. Bakour et al. au identificat 13 compuși, în principal derivați glicozidici de flavonoli; quercetină, kaempferol, izorhamnetină și metilherbacetină în păstura din Maroc. Sobral et al. au comunicate 32 compuși în mostre din Portugalia, compușii fenolici predominanți fiind derivați de flavonoli, în principal glicozide de quercetină, kaempferol, miricetină, izorhamnetină și herbacetină. Isidorov et al. au identificat naringenină, kaempferol, apigenină, izorhamnetină și quercetină, de obicei ca glicozide, în mostre de păstură din regiunea Baltică, iar Markiewicz-Zukowska au comunicat kaempferolul și apigenina ca principali flavonoizi în mostre din Polonia.

Componente de aromă

Polenul corbicular și păstura sunt bogate în componente de aromă și gust, iar fermentația lactică îmbunătățește caracteristicile senzoriale solicitate de consumatori. Zaharurile fructoză și glucoză sunt legate de gustul dulce, iar acidul lactic și ceilalți acizi organici determină gustul acrișor. Prin fermentație crește conținutul de acid glutamic, sugerând că – împreună cu cationii de K și Na – păstura poate declanșa receptorii umami din limbă. Flavonoizii sunt molecule de aromă, caracterizați drept astringenți, acri, fructați și dulci.

În ceea ce privește compușii aromatizanți volatili, Kaskoniene et al. au comunicat că păstura din Lituania conține 32 compuși – acizi alifatici nesaturați, alcooli, aldehide, derivați de terpene, cetone, nitrili și furfural – ale căror profile sunt legate de sursa florală a polenului. Compușii cu cele mai mari concentrații din fracțiunea volatilă a mostrelor analizate au fost dimetilsulfura, 1-heptadecena, acidul acetic, nonalul și furfuralul.

Vitamine

Păstura conține mai multe vitamine, atât hidrosolubile, cât și liposolubile. Cele hidrosolubile sunt; C, B1, B2, acidul nicotinic, acidul folic, acidul ascorbic, acidul pantotenic, niacina, inozitolul și piridoxina, iar cele liposolubile E, K și carotenoizii, toate în concentrații variabile. Păstura este mai bogată în vitamina K decât polenul corbicular, datorită metabolismului microorganismelor care efectuază procesul de fermentație.

Principii biochimice legate de producerea păsturii de albine în stup

Procesul de transformare a polenului în păstură este o sumă a reacțiilor biochimice determinate de metabolismul bacteriilor și drojdiilor și de enzimele digestive ale albinelor care acționează asupra unei diversități de substrate, în condițiile din faguri (anaerobicitate, temperatură, activitate a apei) din timpul depozitării. Din aceste motive producerea păsturii în stup a fost asemănată cu bioprocesul de însilozare/fermentație în stare solidă, care previne degradarea și îmbunătățește palabilitatea și digestibilitatea.

Albinele culegătoare colectează polenul floral și îl transportă în stup folosind corbiculele. În acest proces, albinele adaugă nectar regurgitat pentru formarea peletelor. Odată ajuns în stup, albinele lucrătoare tinere îl depozitează în celulele fagurilor și îl acoperă cu un strat subțire de miere. Nectarul regurgitat, secrețiile glandulare bogate în enzime și microorganismele inoculate modifică microbiologic și biochimic polenul. Datorită condițiilor de mediu din celulele acoperite din fagurii cu larve, modificările biochimice care duc la producerea păsturii sunt atribuite în principal acțiunii microbiene a bacteriilor anaerobe și drojdiilor. Albinele preferă polenul proaspăt depozitat (sub 72 de ore); însă modificările popuulației microbiene și deci biochimia transformării în păstură se produc în mai mult de 6 săptămâni.

Principalele modificări biochimice observate sunt; (i) creșterea acidității/scăderea pH-ului care indică o fermentație activă; (ii) creșterea conținutului de lipide față de polenul floral, și (iii) îmbunătățirea accesibilității la aminoacizii din proteinele polenului. Scade și conținutul de polizaharide digestibile (amidon) față de cel din polenul corbicular, datorită acțiunii amilazelor produse de microorganismele izolate din intestinul albinelor. Glucoza rezultată din scindarea amidonului formează acid gluconic și peroxid de hidrogen prin acțiunea glucozoxidazei, în special în straturile exterioare, contribuind la stabilizarea populației microbiene. Alte efecte biochimice din producerea păsturii sunt creșterea activității antimicrobiene legată de prezența unor microorganisme benefice/probiotice, precum Lactobacillus kunkeei, o creștere a activității  antioxidante și a concentrației de vit. K.

Modificările biochimice pe care le suferă grăuncioarele de polen în cursul producerii păsturii sunt consecința metabolismului bacteriilor și fungilor activi, care produc enzime, vitamine, substanțe cu acțiune antimicrobiană, inclusiv acizi organici (lactic). Astfel Bacillus spp din polen și păstură produc carbohidraze și enzime proteolitice, iar speciile de drojdii sunt enzimatic capabile să fermenteze glucoza și sucroza. Acinetobacter produce proteaze, iar speciile de mucegaiuri produc enzime pentru a metaboliza proteinele, lipidele și carbohidrații, Cladosporium promovează scăderea în continuare a pH-ului, micșorâmd enterobacteriile contaminante. Din punctul de vedere al biochimiei intestinului și a microbiomului albinelor, consumul de păstură pare să dețină un rol important. De acest consum depind tripsina intestinală, chimotripsina, miristat lipaza, fosfataza acidă și cistină aminopeptidaza, întrucât concentrațiile totale ale aminoacizilor și ale celor mai mulți aminoacizi individuali cresc ca urmare a consumului de păstură.

Succesiunea microbiană, complexitatea activităților enzimatice, fermentațiile efectuate de către drojdii și bacterii lactice, precum și creșterea stabilității datorită efectului de conservanți ai acizilor organici sunt toate analoge cu biochimia din bioprocesele de însilozare a alimentelor din plante.

Microorganisme implicate în producerea păsturii

Microorganismele implicate în formarea păsturii de albine au fost grupate în bacterii, fungi și drojdii. Ele provin în principal chiar din polen sau din tractul gastrointestinal al albinelor. Microorganismele din păstură au activitate antimicrobiană împotriva diferiților patogeni, și – ca o consecină a metabolismului lor – ele măresc nivelul activității antioxidante și conținutul de fenoli accesibili. A fost postulat un sinergism între LAB și albine pentru a se păzi reciproc împotriva patogenilor. În plus, flora abundentă promovează diferite rute metabolice pentru fermentație; totuși, bacteriile lactice fructofile sunt predominante. Alte microorganisme implicate în procesele de fabricare a păsturii sunt Streptococcus și Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc și Weisiella.

Procesul de fermentație de la polen la păstură implică patru etape; una inițială cu durata de 12 ore, în care se produce creșterea tuturor tipurilor de microorganisme, inclusiv a drojdiilor; o a doua fază anaerobă în care LAB colonizează substratul, consumă nutrienții metabolizați de drojdii și micșorează pH-ul prin producere de acid lactic. A treia etapă este caracterizată de dispariția streptococilor și creșterea lactobacililor. A patra fază, care începe de obicei într-a 7-a zi, se produce atunci când concentrația de acid lactic face nefezabilă prezența LAB. Principala activitate metabolică a microorganismelor implică un proces anaerob din glicoliză care transformă moleculele de piruvat în acid lactic, și – eventual – acidul lactic în acid acetic, etanol sau CO₂. În paralel, LAB pot efectua alte tipuri de activități metabolice în care se produc componente volatile care adaugă arome păsturii. Vasquez și Olofson afirmă că în cursul procesului de obținere a păsturii, pH-ul scade până la 3,8, deci un mediu foarte acid, astfel încât LAB pot rămâne viabile mai mult de două luni, timp suficient pentru ca LAB să acționeze și ca regulatori ai colonizării și proliferării microorganismelor de alterare, grație producerii peroxidului de hidrogen care acționează ca inhibitor al dezvoltării de patogeni. Abundența de LAB în produsele apicole depinde de anotimp, starea de sănătate a albinelor, resursele florale accesibile și contactul cu albinele mai în vârstă din colonie.

În cazul particular al LAB, Gilliam a găsit microorganisme din genul Bacillus ca fiind predominante în polen și păstură, care pot rezista în medii adverse, în special la pH-ul scăzut din păstură, și au capacitatea de a fermenta glucoza și – în mai mică măsură – xiloza, manitolul, arabinoza și trehaloza. Vasquez et al. au găsit mai mult  de 50 LAB diferite în diferite specii de albine din triburile Apini și Meliponini, din Malaezia, Thailanda, Suedia, Kenya și Mexic, cu o microfloră dominată de Lactobacillus kunkeii. McFrederick et al. și Neveling et al. au obținut rezultate similare, în timp ce Endo și Salminen au găsit predominat în păstură Fructobacillus fructosus. Disayathanoowat et al. au găsit Acinetobacter și L. kunkeii în diferite mostre de păstură. Filannino et al. au comunicat în mostre de păstură și de BP L. kunkeii, F. fructosus, Lactobacillus plantarum și Lactobacillus fermentum. S-a lansat ipoteza că dată fiind frecvența cu care au fost găsite aceste microorganisme, ar putea interveni coevoluția și interacțiuni mutualistice cu gazdele.

Poate cel mai frecvent microorganism în păstură este L. kunkeii, care a fost descris drept un microorganism implicat în alterarea alimentelor, în special al vinului. Este un microorganism fructofil, care preferă condiții aerobe pentru dezvoltare și care nu poate folosi glucoza ca substrat în anaerobioză, ci doar fructoza, și care se dezvoltă bine atunci când există acceptori externi de electroni. Față de alte insecte care se hrănesc cu nectar  floral, în care fructoza este principalul carbohidrat, LAB au o capacitate mai mare de a coloniza tractul gastrointestinal în comparație cu alte tipuri de microorganisme.

Kunkeii are o și funcție de protecție împotriva proliferării patogenilor, precum Penicillium larvae, care afectează în principal larvele, fiind un sistem natural de biocontrol. Această acțiune se datorează în principal capacității sale de a produce rapid acizii acetic și lactic, care – în combinație cu acidul formic produs de unele Bifidobacterium, creează un mediu cu aciditate ridicată și pH scăzut, care afectează fermentația din producerea de băuturi alcoolice. Prezența L. kunkeii împreună cu alte specii de LAB contribuie la aroma și textura păsturii prin secretare de metaboliți.

În trecut au fost sugerate ca implicate în producerea de păstură și alte microorganisme decât LAB, dintre care Escherichia, Streptococcus, Pseudomonas, Saccharomyces, Bacillus și Torulopsis. Gilliam a identificat Torulopsis magnoliae, Candida guillermondii var. Guillermondii și Cryptococcus albidus ca fiind drojdiile cele mai abundente în polen și păstură. Aceste drojdii pot fermenta glucoza, sucroza și maltoza, cu o capacitate mică de a folosi lactoza ca substrat. Importanța producerii de păstură de către drojdii este dată de capacitatea lor de a produce vitaminele complexului B care sunt ulterior folosite ca nutrienți de către LAB.

Gilliam et al. au identificat diferite tipuri de fungi în polenul depozitat până la 6 săptămâni, găsind Penicillium, Mucorales și Aspergillus. Pe durata depozitării profilul fungic variază în prima săptămână la Penicillium crustosum și Penicillium corylophilum, la Penicillium cyclopium și P. coryophillum într-a doua săptămână, până la P. coryophillum și Aspergillus niger în săptămânile 3 și 4. Prezența fungilor și mucegaiurilor contribuie la producerea de antibiotice, acizi organici și enzime care măresc accesibilitatea nutrienților din păstură și furnizează elemente pentru metabolismul LAB, în afară de furnizarea de capacitate antimicrobiană pentru produs.

Cadez et al. au comunicat specii diferite de drojdii în păstură, în principal din genul Zygosaccharomyces (Z. rouxii, Z. mellis, Z. siamensis). Sinpoo et al. au găsit Cladosporium sp. în mostre de păstură (Tabelul 13.4).

Tabelul 13.4. Microorganisme din polen și păstură

Potențialul funcțional al păsturii asupra microflorei intestinale

Activitatea microflorei intestinale umane este legată de unele aspecte ale sănătății, în special a sistemului cardiovascular și neural, precum și ca acțiune asupra activităților imune și metabolice. Unele bacterii au efecte benefice în alcătuirea acestei microflore, de ex. diferite specii de lactobacili îmbunătățesc funcția intestinală de barieră împotriva bacteriilor patogene. Lactobacilii au arătat acțiuni anti-inflamatoare prin supresarea sintezei unor citokine. Bifidobacteriile pot inhiba bacterii patogene și supresa secretarea de substanțe pro-inflamatoare, controlând astfel unele boli ale intestinelor precum cancerul, sindromul intestinului iritabil sau alergiile. Lactobacilii și Bifidobacteriile au efecte anticanceroase, micșorează intoleranța la lactoză, sunt antialergice, întăresc sistemul imun, îmbunătățesc concentrarea, memoria și funcționarea sistemului digestiv și reglează conținutul de colesterol și concentrațiile de lipide din sânge.

Au fost comunicate beneficii asupra sănătății gazdei, precum îmbunătățirea digestiei lactozei prin producerea de β-galactozidază și creșterea concentrației de acid linoleic conjugat, de peptide bioactive și compuși fenolici, producerea de exopolizaharide cu acțiune de scădere a colesterolului, antidiabetice, antioxidante și imunomodulatoare. Aceste exopolizaharide modifică caracteristicile reologice ale produselor fermentate. A fost comunicată producerea de GABA; această moleculă promovează acțiuni benefice precum micșorarea presiunii sanguine, relaxare musculară și micșorarea stresului fiziologic.

Acțiunile simbiotice ale lactobacililor și bifidobacteriilor au un efect favorabil legat de micșorarea stresului acut și a depresiei. Enterococcus prezintă acțiuni antitumorale și anticanceroase și modulează sistemul imun. Lactobacilii sunt microorganisme dominante în duoden și ileum, dar se găsesc în proporție mai mică în colon. LAB promovează inhibiția bacteriilor Gram pozitive (Listeria spp., Bacillus spp., Micrococcus spp.) și Gram negative (Escherichia coli, Salmonella spp., Helicobacter pylori, Pseudomonas aeruginosa) prin producere de acizi organici, peroxid de hidrogen și bacteriocine.

În cazul drojdiilor, Saccharomyces au activitate probiotică și stimulează dezvoltarea bacteriodetes în microflora intestinală, prevenind obezitatea. Drojdiile pot micșora procesele inflamatoare și mări producția de acizi grași cu catene scurte.

Fermentația matricilor vegetale, precum polenul, este legată de capacitatea LAB de a se adapta la sursa de hrană și de a metaboliza nutrienții accesibili. Astfel de procese de adaptare au fost comunicate pentru L. plantarum, cel mai frecvent microorganism lactic în fermentațiile naturale sau induse ale produselor de origine vegetală. Astfel de mecanisme promovează îmbunătățirea bioaccesibilității și bioactivității metaboliților secundari, precum și creșterea accesibilității postbioticelor cu beneficii pentru sănătatea umană. Lactobacilii hidratează acizii grași polinesaturați datorită metabolismului lor, producând hidroxiacizi grași, cu activități antioxidante și imunomodulatoare. LAB sunt eficiente și în sinteza de polioli (xilitol, eritritol, manitol, ș.a.) cu efecte benefice asupra sănătății (micșorarea caloriilor și a indicelui glicemic, anticarcinogenice, prebiotice) datorită echilibrului lor redox care promovează oxidarea NADH acumulat în procesele catabolice ale carbohidraților.

Compușii fenolici participă în cele mai multe căi metabolice ale LAB, precum L. plantarum, Weisella sp., L. mesenteroides. Concentrația și tipul compușilor fenolici afectează dezvoltarea și viabilitatea LAB, în special la concentrații mari, când au fost comunicate efecte adverse asupra pereților celulelor microbiene și asupra capacității lor de a cataboliza carbohidrați. Totuși, LAB din matricile vegetale, precum L. plantarum, L. curvatus, Weisella spp., L. brevis, L. fermentum și L. mesenteroides au prezentat toleranță la concentrații mari de compuși fenolici. Produsele rezultate din metabolismul compușilor fenolici au implicații fiziologice importante asupra sănătății umane, unde se transformă în compuși biologic activi datorită acțiunii unor enzime precum glicozil hidrolaza, decarboxilaza acizilor fenolici, reductaza acizilor fenolici și esteraza. Unele specii de LAB transformă flavonoizii în agliconi, cu bioactivitate ridicată asupra oamenilor, acționând ca adjuvanți în restaurarea homeostaziei în condiții de stres celular.

În ceea ce privește producerea de peptide bioactive, amestecul de enzime umane, generat în principal de proteaze și peptidaze, poate elibera peptide bioactive din hrană, care sunt apoi absorbite în intestine, LAB au o capacitate mai mare de a regiza punerea lor în libertate. Pentru unele specii, precum Lactobacillus delbrueckii subsp. Lactis, peptidele bioactive prezintă activități antihipertensive și de chelatizare a metalelor. Unele peptide au demonstrat activitate antimicrobiană, atât asupra bacteriilor Gram pozitive, prin legare la acizii techoici, cât și asupra celor Gram negative, prin legare de LPS, pentru a interacționa ulterior cu membranele bacteriene încărcate negativ; acest mecanism fiind postulat ca acțiune de depolarizare asupra moleculelor care constituie joncțiunea dintre peptide și membranele celulare, sau îndepărtarea/chelatizarea fierului legat de membrane, care afectează viabilitatea celulelor.

Aceste peptide pot acționa ca antioxidanți și controla peroxidarea acizilor grași și acționa în captarea de radicali, eliminând radicalii liberi care afectează celulele și țesuturile; antioxidanții minimizează prevalența bolilor degenerative. Aminoacizii Tyr, Trp, His și Lys au proprietăți antioxidante.

Beta-feniletilamina, derivată din fenilalanină are efecte benefice asupra organismului precum reglarea apetitului/echilibrului satietății.Producerea de melatonină de către unele LAB se produce frecvent în alimente de origine vegetală (L. bulgaricus, L. acidophilus, L. casei, L. plantarum), ceea ce afectează reglarea somnului și a comportamentului, precum și controlul imunității, inflamației și carcinogenezei.

Doganuigit et al. au observat creșterea concentrației de leptine la un grup de persoane cărora li s-a administrat păstură. Leptina este un hormon asociat cu reglarea apetitului și a senzației de sațietate, astfel încât consumul de păstură poate fi asociat cu efecte favorabile asupra micșorării obezității. Nechaeva a constatat efecte ale folosirii continue de polen, inclusiv îmbunătățirea funcționării creierului – a memoriei, capacității de învățare și de concentrare – precum și creșterea capacității sistemului imun de a combate agenții infectivi. Yakusheva  a comunicat beneficii asupra sistemelor cardiovascular și renal, vezicii și uretrei.

S-a sugerat că activitatea antioxidantă a păsturii ajută la prevenirea obezității, întrucât compușii fenolici intervin în diferite procese metabolice inducând; (i) micșorarea lipogenezei; (ii) micșorarea ingestiei de hrană; (iii) creșterea lipolizei; (iv) oxidarea acizilor grași; (v) inhibiția diferențierii și a creșterii adipocitelor, și (vi) atenuarea răspunsurilor inflamatoare și supresarea stresului oxidativ, iar rezultatele obținute pe pui de găină au arătat micșorări ale concentrațiilor de trigliceride și colesterol după consumul periodic de păstură.

Flora intestinală se referă la diferite tipuri de microorganisme incluzând bacterii, archaea și fungi, care trăiesc în legătură strânsă cu gazda umană. În particular, microorganismele care sunt ingerate cu hrana reprezintă un microbiom tranzitoriu, a cărui posibilitate de a coloniza intestinele depinde de tipul de expunere, frecvența consumului, ceea ce înseamnă că fracțiunea de microorganisme care provin din hrană și rămân efectiv în intestine este necunoscută.

Aproximativ, tractul intestinal uman este locuit de 10¹⁴ microorganisme din sute de specii, care compun microflora intestinală. Diviziunile bacteriene includ Firmicutes, Bacteroidetes, proteobacteriile, actinobacteriile, fusobacteriile, verrumicrobia, cianobacteriile și spirochetele. Distribuția acestor microorganisme este variabilă între stomac și intestinul subțire, și concentrată în colon, în care se găsesc populații de până la 10¹²bacterii/g. Distribuția și cantitatea microflorei variază în funcție de câțiva factori, precum vârsta, factorii genetici ai individului, regimul alimentar, folosirea de medicamente.

Viabilitatea LAB la parcurgerea tractului gastrointestinal este afectată de diferiți factori; structura hranei, considerând dificultatea dezintegrării ei în stomac și care afectează capacitatea microorganismelor de a se atașa la tract, produsele mai dense și mai vâscoase protejând mai bine LAB, dar previn punerea efectivă în libertate în GIT. Alți factori includ pH-ul, activitatea apei, capacitatea de tamponare și conținutul nutrițional. Un pH apropiat de neutru (5-6) este optim pentru dezvoltare și facilitează adeziunea la celulele intestinale. Activitatea apei trebuie să rămână scăzută pentru a promova protecția și stabilitatea. O capacitate mare de tamponare protejează LAB și micșorează stresul determinat de modificările mecanice, fizico-chimice și termice, care pot mări pH-ul stomacului îmbunătățind protecția LAB în cursul digestiei. Se recomandă matricile solide pentru a îmbunătăți dezvoltarea LAB întrucât micșorează scăderile caracteristicilor hranei la conservare și previn eliminarea LAB în stomac, întrucât ele sunt înglobate în structura hranei. Considerând compoziția, un conținut mare de grăsimi are efecte pozitive asupra capacității de tamponare, în timp ce prezența oxigenului trebuie limitată pentru evita moartea LAB. Simularea producerii păsturii din polen

Au fost efectuate tentative de a obține procese care emulează procesul de fermentație a păsturii, încercând obținerea unui produs cu aceeași compoziție standard și în cantități suficiente pentru aprovizionarea pieții, datorită dificultăților legate de extragerea păsturii fără a distruge integritatea fagurilor și menținând siguranța alimentară, contaminările producând-se în timpul staționării în capcane sau în cursul colectării și manipulării de către apicultori.

Oain și Maugenet au inoculat polenul cu lactobacili, dar produsul obținut a fost diferit senzorial față de păstura tradițională. Vamanu et al. au efectuat procese in vitro de obținere de păstură prin inocularea polenului cu L. acidophilus cu și fără includere de apă, la diferite pH-uri și temperaturi. Parametrii ideali pentru procesul de fermentare au fost pH 4,5-6,5 și 30-42°C. Vamanu et al. au folosit L. acidophilus, L. plantarum și un amestec al acestora pentru a obține un produs cu caracteristici probiotice. Rezultatele au arătat o proporționalitate între concentrația de polen și viabilitatea L. acidophilus și un echilibru între ambele viabilități la concentrații mici de polen.

Fuenmayor a studiat fermentația polenului din Columbia cu L. acidophilus, L. paracasei și două culturi comerciale folosite pentru fermentarea laptelui, găsind că cele mai bune condiții au fost inoculare cu 10⁸ CFU/mL L. acidophilus la 25°C folosind un amestec steril polen-apă în raportul 2:1. Vamanu et al. au comparat eficiențele în fermentarea polenului a 6 microorganisme diferite: L. fermentum, L. plantarum 1 și 2, L. paracasei și Bifidobacterium 1 și 2, iar acestea, în joncțiune cu inulină și lactuloză ca prebiotice, au fost cele mai bune condiții pentru fermentație. Salazar-Gonzales și Diaz-Moreno au evaluat utilizarea LAB și a drojdiilor pentru obținere de păstură artificială folosind L. acidophilus, L. plantarum, S. cerevisiae și un amestec de L. plantarum și S. cerevisiae pentru raportul polen:apă de 1:1 și incubare la 35°C, care a dat cele mai bune rezultate, împreună cu o creștere a conținutului de compuși fenolici.

Duan et al. au efectuat fermentații de polen folosind L. plantarum MRS3 și B. subtilis natto ATCC15245 obținând un produs cu caracteristici similare cu cele ale păsturii naturale. În plus, incorporarea acestor microorganisme a indus producerea de nattokinază, un compus folosit la elaborarea de medicamente trombolitice. Salazar-Gonzales și Diaz-Moreno au comunicat viabilitatea scăzută în dezvoltarea LAB în polen determinată de condițiile adverse pentru creștere și folosire a nutrienților. Misiewicz et al. consideră că bacteriile au o toleranță scăzută la medii cu presiune osmotică ridicată cum este păstura.

Utoiu et al. au efectuat fermentația polenului cu o cultură simbiotică de bacterii și drojdii denumită Kombucha/SCOBY obținând un produs modificat structural în comparație cu păstura. Autorii au comunicat distrugerea pereților polenului din exteriorul către interiorul grăuncioarelor cauzată de bacteriile din cultură, în principal de Lactobacillus sp. sau Pediococcus sp., cu promovarea unei mai bune accesibilități a nutrienților și a compușilor bioactivi. Kaskoniene et al. au efectuat fermentația polenului folosind Lactobacillus rhamnosus GG, cu o creștere notabilă a conținutului de flavonoizi față de polenul neprelucrat, de 1,6-2,4 ori.

Di Cagno et al. au elaborat un protocol de obținere a păsturii artificiale prin inoculare cu L. kunkeii și Hansenniasporum uvarum. Enzimele pectice secretate de H. uvarum au fost utile în distrugerea pereților grăuncioarelor de polen, cu punerea ulterioară în libertate de nutrienți, demonstrând asfel legătura dintre bacterii și alte microorganisme în modificarea polenului. Zuluaga-Dominguez și Quicazan au evaluat modificările structurale ale grăuncioarelor de polen supuse fermentației cu S. cerevisiae, L. plantarum și o cultură comercială Choozit. Rezultatele au arătat că folosirea împreună de drojdii și LAB mărește concentrațiile componentelor bioactive, fenoli și flavonoizi, cu 31 și 39%. Autorii au demonstrat și o modificare a structurii polenului după fermentație . Rezultatele constituie o strategie accesibilă apicultorilor interesați în obținerea de păstură în culturi.

Yan et al. au fermentat polen folosind L. bulgaricus, S. thermophilus și drojdie uscată, observând creșteri de 9, 69 și 18% a compușilor fenolici, oligopeptidelor și a fructozei față de polenul proaspăt, precum și o creștere a concentrațiilor unor vitamine din complexul B și a aminoacizilor. Shirsat et al. au supus polenul unei fermentații cu L. lactis la 35°C în primele 96 de ore și apoi la 20°C pentru următoarele 72 de ore, la un conținut de apă de de 35-40%. Produsul fermentat a avut un conținut de proteine mărit cu 1,5% și de aminoacizi liberi mărit cu 2%, dar conținutul în polifenoli a scăzut cu 1,8%.

Fermentația polenului în condiții de cultură prezintă unele beneficii prin îmbunătățirea indicatorilor nutriționali și de bioactivitate, constituind o opțiune interesantă in transformarea alimentelor. …