Probiotik: Sejarah, Sains dan Penjujukan Genetik

Dalam dunia kesihatan dan pemakanan yang sihat, pudar datang dan pergi, tetapi beberapa perkara hidup di luar trend. Ambil probiotik, sebagai contoh. 

Probiotik adalah bakteria hidup dan yis yang menyediakan badan kita dengan manfaat kesihatan. Bagi kebanyakan daripada kita, kami mula-mula menyedari probiotik melalui iklan yogurt yang disokong selebriti pada tahun 80-an dan 90-an, yang terkenal disebut-sebut bagaimana mereka akan membuat anda "biasa." 

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, minuman teh yang ditapai yang dikenali sebagai kombucha telah menjadi minuman yang sangat popular di kalangan rakyat Amerika, serta minuman yogurt kefir, kedua-duanya kaya dengan budaya hidup. Sudah tentu, anda sentiasa boleh mendapatkan probiotik dalam bentuk kapsul atau sachet. 

Sudah jelas bahawa probiotik ada di sini untuk tinggal, tetapi dari mana asalnya? Probiotik, sebenarnya, kira-kira seawal tamadun itu sendiri. Mari kita terokai sejarah probiotik seperti yang kita kenal mereka, dan bagaimana pemahaman kita tentang mereka terus berkembang hari ini.

Sejarah Penapaian

Sejarah probiotik berjalan seiring dengan manusia. Dan sementara kita tidak selalu memahami probiotik seperti yang kita lakukan dalam era moden, kita telah memakannya selama berabad-abad, terima kasih kepada penapaian.

Penapaian adalah proses kimia di mana enzim mikroorganisma memecahkan gula dalam makanan atau minuman. Proses ini berlaku secara anaerobik (tanpa oksigen), menyebabkan sebatian baru seperti etanol, asid laktik, dan karbon dioksida. 

Akibatnya, komposisi dan tekstur makanan itu benar-benar berubah.

Sebagai contoh, ragi dalam adunan roti menggunakan penapaian untuk memanfaatkan tenaga daripada glukosa dalam tepung, mewujudkan CO₂ sebagai produk sisa dan menyebabkan gelembung yang membantu doh naik apabila dibakar. Perubahan dalam komposisi ini juga berlaku dalam keju, kerana asid laktik menghasilkan rasa dan aroma yang sangat menarik.

Probiotik pada zaman purba

Orang ramai telah menanam makanan dan minuman mereka selama lebih dari 10,000 tahun untuk mengekalkan dan meningkatkan rasa, aroma, dan tekstur. Hampir setiap tamadun mempunyai siri kaedahnya sendiri: ahli arkeologi telah menemui rekod penapaian di China neolitik sekitar 7000 SM, di mana minuman yang diperbuat daripada beras yang ditapai sangat biasa. Dalam Kejadian Alkitab (18:1-8), Abraham dikatakan telah membawa persembahan "daging lembu, roti, dan susu masam," mencadangkan rasa berasid yang dicipta oleh asid laktik dalam produk tenusu yang ditapai. Dikatakan juga bahawa Nabi Muhammad memberikan pendaki gunung Caucasus kefir, yang merupakan minuman yang ditapai yang juga kaya dengan asid laktik.

Penapaian juga diamalkan oleh orang Sumerian, yang merupakan antara orang pertama yang menanam makanan. Dalam teks cuneiform purba dari sekitar 1800 SM, terdapat rekod bijirin yang dihantar ke kilang bir, dan juga pujian menyanyikan pujian bir bir. Rekod juga menunjukkan bahawa Sumerian menanam susu: dalam satu akaun petani, disebutkan bahawa dia mempunyai pulangan yang sangat baik pada tahun sebelumnya dalam susu, mentega, dan keju dari lembunya.

Orang Mesir kuno juga dikenali dengan makanan penapaian, terutamanya melalui penaik roti durian. Roti adalah makanan ruji setiap orang Mesir, seperti yang ditunjukkan oleh banyak rekod dari makam dan kuil yang menggambarkan proses pengumpulan dan pemprosesan bijirin untuk mengisar tepung untuk roti. Tepung ini akan digunakan untuk doh dan budaya pemula, yang secara semula jadi diperbuat daripada yis di udara. Budaya ini akan membantu doh naik sebelum roti dibakar, menghasilkan tekstur yang lapang dan kenyal dengan banyak rasa.

Mungkin yang paling mengagumkan: keju tertua di dunia ditemui pada mummy dari tahun 1615, SM di padang pasir Taklamakan, China. 

Namun, keajaiban di sebalik penapaian tidak benar-benar ditemui sehingga abad ke-20.

Penemuan Probiotik

Probiotik pertama kali didokumenkan secara saintifik pada tahun 1907, apabila saintis Rusia dan pemenang Hadiah Nobel Élie Metchnikoff menyelidik penduduk Pergunungan Caucasus Bulgaria. Dia terpesona oleh nisbah centenarians yang tinggi (orang yang hidup menjadi 100 atau lebih tua) di kawasan itu, dan memerhatikan bahawa penduduk kampung di rantau ini kerap minum sejenis yogurt yang ditapai. 

Sebagai kontemporari Louis Pasteur, yang mengenal pasti mikroorganisma yang memainkan peranan penting dalam penapaian, Metchnikoff berminat dengan kesan mikroorganisma tersebut terhadap kesihatan manusia. Akibatnya, dia cepat mengkaji mikrob yang mungkin dia dapati di yogurt penduduk kampung ini minum.

Selepas mengkaji mikrob di bawah mikroskop, beliau mendapati bahawa yogurt ini mengandungi sejenis bakteria yang dikenal pasti sebagai Lactobacillus bulgaricus, mikroorganisma yang baru-baru ini ditemui oleh doktor Bulgaria Stamen Grigorov. Dan seperti yang kita ketahui hari ini, pembudayaan susu untuk yogurt biasanya dicapai dengan menambah bakteria asid laktik seperti Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus.

Apabila sambungan ini dibuat, penyelidikan Metchnikoff mencadangkan bahawa Lactobacilli mungkin mengatasi kesan GI negatif yang menyumbang kepada penyakit dan penuaan. Metchnikoff merujuk kepada Lactobacilli sebagai "probiotik," yang berasal dari istilah Latin "pro," yang bermaksud "untuk," dan perkataan Yunani "bios" atau "biotik," yang bermaksud "kehidupan." 

Hari ini, kita tahu bahawa probiotik terdapat dalam banyak genera bakteria dan yis yang berbeza, tetapi penemuan Metchnikoff berfungsi sebagai asas apa yang kita tahu tentang probiotik. Sebagai contoh, penyelidikan moden menunjukkan manfaat daripada probiotik seperti meningkatkan mood, mengurangkan masalah pencernaan, dan menyokong imuniti yang sihat.

Sekiranya bukan kerana penemuan ini, pemahaman kita tentang probiotik tidak akan berkembang seperti yang ada pada abad yang lalu. Berikut adalah pemahaman kita tentang probiotik hari ini hasil daripada penemuan Metchnikoff.

Probiotik pada zaman moden

Probiotik lebih lazim dalam masyarakat kita berbanding sebelum ini, dan ia jelas dengan makanan yang semakin popular seperti kombucha, yogurt, dan kimchi. Walau bagaimanapun, probiotik moden mempunyai kaitan dengan lebih daripada makanan lazat - mereka juga membuat gelombang besar dalam bidang penjujukan genetik.

Probiotik & Penjujukan Genetik

Penjujukan genetik adalah proses menentukan susunan empat "blok bangunan" kimia yang dikenali sebagai asas, yang membentuk molekul DNA. Pangkalan ini termasuk adenine, guanine, cytosine, dan thymine, dan mereka memberitahu saintis jenis maklumat genetik yang dibawa dalam segmen DNA tertentu. Ini sangat berharga dalam kes probiotik, kerana ia membantu kita mengenal pasti bukan sahaja strain yang berbeza di dunia, tetapi juga di dalam badan kita sendiri.

Tetapi pertama, garis masa ringkas penemuan dalam penjujukan genetik:

Dekad yang lalu telah menyatakan perubahan yang luar biasa untuk penyelidikan dalam probiotik, yang kebanyakannya disebabkan oleh akses yang semakin meningkat kepada kaedah penjujukan genom keseluruhan novel, berkat kejayaan seperti Projek Genom Manusia. Dengan jujukan genom dekodkan lebih daripada 1,000 bakteria yang berbeza, pemahaman kita tentang biologi bakteria telah berkembang dengan ketara.

Walaupun usaha asal di sebalik penjujukan genom terutamanya tertumpu kepada bakteria patogen yang menyebabkan penyakit, beberapa perhatian ini kini telah beralih ke arah bakteria yang berkaitan dengan makanan, commensals usus dan bakteria probiotik - disiplin yang dicipta pada tahun 2009 sebagai probiogenomik.

Dengan data jujukan genom penuh, pakar boleh menjawab lebih banyak soalan, menyelesaikan lebih banyak masalah, dan membuat lebih banyak kemajuan dalam kesihatan dan perubatan. Penjujukan genomik mana-mana strain baru yang diasingkan daripada makanan yang ditapai atau usus membolehkan saintis menjawab banyak soalan mengenainya hanya dalam satu atau dua hari:

• Jika ia berbahaya - jika ia mempunyai gen untuk menyebabkan tindak balas histamin atau rintangan antibiotik
• Jika ia berguna - jika ia mempunyai gen untuk menapai laktosa kepada asid laktik, sebagai contoh
• Siapa saudara genetiknya
• Jika ia ditemui dalam usus orang yang mikrobiotiknya telah disusun

PS128: Apa yang Kita Tahu daripada Penjujukan Genom

Apabila strain bakteria novel diasingkan daripada sayur-sayuran mustard yang ditapai pada tahun 2007, penjujukan genom menunjukkan bahawa ia tergolong dalam spesies Lactobacillus plantarum. Strain baru ini, L. plantarum PS128, boleh diklasifikasikan dengan cepat sebagai probiotik manusia yang berpotensi, kerana ia tidak mempunyai gen yang menghasilkan histamin atau gen rintangan antibiotik yang diketahui. Bagaimana kita tahu? Kerana penjujukan genomik. 

Baru-baru ini Lactobacillus plantarum PS128 telah ditukar nama kepada Lactiplantibacillus plantarum PS128. Mengapa? Sekali lagi, kerana penjujukan genomik. 

Walaupun genus Lactobacillus sebelum ini merangkumi sejumlah besar spesies bakteria yang menghasilkan asid laktik , penjujukan genomik mendedahkan bahawa banyak daripada 260 spesies ini agak jauh berkaitan dengan satu sama lain, secara evolusi. 

Laktosa, yang berubah menjadi asid laktik melalui penapaian, adalah perkara biasa dalam makanan tenusu, dan terima kasih kepada ketahanan mereka terhadap asid dan garam hempedu, bakteria asid laktik sangat bermanfaat untuk kegunaan komersial. Bakteria asid laktik juga memainkan peranan berfungsi dalam memerangi patogen kerana ia menghasilkan sebatian antimikrob seperti asid laktik, serta bacteriocin dan hidrogen peroksida.

Pada tahun 2020, cadangan untuk klasifikasi semula telah diterima oleh jurnal rasmi rekod untuk nama bakteria, yang mengklasifikasikan semula Lactobacillus kepada 25 genera baru, selepas penjujukan genomik membantu mendedahkan perbezaan yang jelas dalam kandungan genetik mereka. Klasifikasi baru ini termasuk satu genus yang mengekalkan nama lama "Lactobacillus," bersama-sama dengan Lactiplantibacillus yang baru dicetak, dan 23 genera novel lain.

Masa Depan Probiotik

Kerana kejayaan seperti penjujukan genetik dan kelajuan yang menakjubkan dengan mana ia boleh dilakukan dengan teknologi moden, pemahaman kita tentang mikrobiom dan probiotik telah banyak berkembang, yang telah membuat lompatan dalam pengetahuan kita tentang kesihatan manusia. 

Terima kasih kepada penjujukan mikrobiom tahi, sebagai contoh, pakar boleh menentukan profil mikrobiom individu, yang boleh menerangi bagi mereka yang ingin memahami lebih lanjut mengenai keperluan kesihatan khusus mereka. Mungkin yang paling mengagumkan, kita juga boleh memperdalam pemahaman kita tentang mikrobiom kita sendiri dengan kit mikrobiom tahi di rumah, yang tersedia untuk sesiapa sahaja untuk membeli dalam talian. 

Dengan kit ini, sesiapa sahaja boleh mengetahui lebih lanjut mengenai keperluan kesihatan mereka berdasarkan profil mikrobiom mereka, yang boleh membantu menentukan probiotik yang akan menawarkan faedah terbaik. Walaupun kit ini masih agak mahal, banyak syarikat berusaha untuk menjadikannya lebih mudah diakses melalui pilihan pembayaran yang berbeza supaya lebih ramai orang dapat memberitahu penjagaan usus mereka dengan lebih baik.

Kedua-dua inovasi terdahulu dan berterusan menawarkan pelbagai kemungkinan baru untuk penyelidikan dan penggunaan probiotik. Sebagai contoh, kaedah baru, seperti metagenomik, boleh didapati yang membolehkan kajian masa nyata pada manusia. Dalam kes ini, pendekatan melibatkan penjujukan DNA genomik secara langsung dari sumber semula jadi. Ini jauh lebih diperkemas daripada kaedah yang ada sebelum ini di mana penyelidik perlu dapat mengembangkan strain bakteria tertentu untuk dapat mengeluarkan DNA yang mencukupi untuk menyusunnya.  Teknik ini telah membolehkan pengenalpastian 70% mikrobiota manusia yang sangat sukar untuk berkembang di makmal.

Kaedah seperti ini berpotensi untuk mendedahkan gen, keluarga gen, dan protein yang dikodkan mereka - yang boleh menjadi kritikal dalam bidang perubatan dan bioteknologi - dan cara baru untuk mengumpul data membantu memacu bidang dan seterusnya. Sistem sedemikian akan melanjutkan penyelidikan mengenai probiotik dan interaksi mereka dengan sistem imun, metabolisme dan mikrobiom secara keseluruhan. 

Di Bened Life, kami ingin menjadi sebahagian daripada masyarakat yang menggunakan probiotik usus otak untuk menyelesaikan masalah harian dan global, menyokong kualiti hidup yang tinggi untuk orang dari semua lapisan masyarakat. Lihat produk Bened Life mana yang dapat membantu anda dengan sebaik-baiknya dengan mengambil kuiz 1 minit kami di sini!