Ферментация молочной основы с естественным образованием олигосахаридов грудного молока — новые возможности в адаптации детских смесей

Введение. Грудное молоко является лучшим питанием для ребенка. При невозможности грудного вскармливания первостепенное значение имеет выбор детской молочной смеси. Важно, чтобы состав смеси отражал состав и эффекты грудного молока. Новым подходом к адаптации детской молочной смеси является особая технология ферментации молочной основы. Было продемонстрировано, что в результате ферментации происходит частичное расщепление макронутриентов, что способствует повышению биологической ценности и облегчает усвоение молочного продукта. Также в процессе ферментации молочной основы бактериальными штаммами образуются продукты их жизнедеятельности – различные метаболически активные соединения, постбиотики, которые приносят пользу для здоровья организму-хозяину.

Цель работы. Оценить представленные в национальной и международной литературе научные данные о биологической ценности ферментированных продуктов, влиянии процесса ферментации на макронутриенты, а также пользу использования ферментированной молочной основы в составе детской молочной смеси.

Результаты. Анализ литературы демонстрирует высокую научную заинтересованность в обозреваемой теме. Польза ферментированных продуктов обусловлена, среди прочего, образованием активных метаболитов молочнокислых бактерий, постбиотиков. К классу постбиотиков можно отнести широкий спектр соединений, например: пептиды, аминокислоты, жирные кислоты, олигосахариды грудного молока и т. д. Качество и количество постбиотиков определяются типом бактерий, использованных для закваски продукта, а также особенностями технологии сквашивания. Использование частично ферментированной молочной основы для создания детской молочной смеси является инновационным подходом в адаптации заменителей грудного молока, потому что позволяет приблизиться к составу и эффектам грудного молока. Одним из постбиотиков, образующихся в результате ферментации Лактофидус™, является олигосахарид 3’-галактозиллактоза (3’-GL), идентичный по своей структуре и свойствам 3’-GL грудного молока. В ходе исследований in vivo и in vitro были показаны безопасность и хорошая переносимость детских смесей, содержащих 3’-GL, а также положительное воздействие их на организм ребенка на местном и системном уровнях, в частности, в сочетании с пребиотиками scGOS/lcFOS (9:1).

1. Ballard O., Morrow A. L. Human milk composition: nutrients and bioactive factors. Pediatr Clin North Am. 2013; 60 (1): 49-74. DOI: 10.1016/j.pcl.2012.10.00.2 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3586783/#R32.

2. Alsaweed M., et al. MicroRNAs in Breastmilk and the lactating breast: potential Immunoprotectors and developmental regulators for the infant and the mother. Int J Environ Res Public Health. 2015; 12: 13981-14020. DOI: 10.3390/ijerph121113981.

3. Singh H., Gallier S., et al. Nature’s complex emulsion: The fat globules of milk. Food Hydrocolloid. 2017; 68: 81-89.

4. Hernell O., et al. Clinical benefits of milk fat globule membranes for infants and children. J. Pediatr. 2016; 173: S60-S65.

5. Hassiotou F., Geddes D. T. Programming of appetite control during breastfeeding as a preventative strategy against the obesity epidemic. J Hum Lact. 2014; 30 (2): 136-142. DOI: 10.1177/0890334414526950.

6. Wiciński M., et al. Human milk oligosaccharides: health benefits, potential applications in infant formulas, and pharmacology. Nutrients. 2020; 12 (1): 266.

7. Bode L. The functional biology of human milk oligosaccharides. Early Hum Dev. 2015; 91 (11): 619-622.

8. Newburg D. S., Ko J. S., Leone S., Nanthakumar N. N. Human Milk Oligosaccharides and Synthetic Galactosyloligosaccharides Contain 3'-, 4-, and 6'-Galactosyllactose and attenuate inflammation in human T84, NCM-460, and H4 cells and intestinal tissue ex vivo. J. Nutr. 2016; 146: 358-367. DOI: 10.3945/jn.115.220749.

9. Salminen S., Stahl B., Vinderola G., Szajewska H. Infant Formula Supplemented with Biotics: Current Knowledge and Future Perspectives. Nutrients. 2020; 12: 1952. DOI: 10.3390/nu12071952.

10. Bridgman S. L., et al. Fecal short-chain fatty acid variations by breastfeeding status in infants at 4 months: differences in relative versus absolute concentrations. Front Nutr. 2017; 4: 11.

11. Dogra S. K., et al. Human milk Oligosaccharide-stimulated Bifidobacterium species contribute to prevent later respiratory tract infections. Microorganisms. 2021; 9 (9): 1939.

12. Newburg D., et al. Human Milk Oligosaccharides and Synthetic Galactosyloligosaccharides Contain 3'-, 4-, and 6’-Galactosyllactose and Attenuate Inflammation in Human T84, NCM-460, and H4 Cells and Intestinal Tissue Ex Vivo. J. Nutr. 2015; 146: 358-367. DOI: 10.3945/jn.115.220749.

13. Hunt K. M., et al. Characterization of the diversity and temporal stability of bacterial communities in human milk. PLoS ONE. 2011; 6: e21313. 10.1371/ journal.pone.0021313.

14. Bode L., et al. It's alive: microbes and cells in human milk and their potential benefits to mother and infant. Am Soc Nutr Adv Nutr. 2014; 5: 571-573. 10.3945/an.114.006643.

15. Langa S., et al. Characterization of lactobacillus salivarius CECT 5713, a strain isolated from human milk: from genotype to phenotype. Appl Microbiol Biotechnol. 2012; 94 (5): 1279-1287. DOI: 10.1007/s00253-012-4032-1.

16. Iwase T., et al. Staphylococcus epidermidis Esp inhibits Staphylococcus aureus biofilm formation and nasal colonization. Nature. 2010; 465: 346-349. DOI: 10.1038/nature09074.

17. Gómez-Gallego C., et al. Human Breast Milk NMR Metabolomic Profile across Specific Geographical Locations and Its Association with the Milk Microbiota. Nutrients. 2018; 10: 1355. DOI: 10.3390/nu10101355.

18. Aguilar-Toalá J. E., et al. Postbiotics: An evolving term within the functional foods field. Trends Food Sci. Technol. 2018; 75: 105-114. DOI: 10.1016/j.tifs.2018.03.009.

19. Mayorgas A., et al. Microbial Metabolites, Postbiotics and Intestinal Epithelial Function. Mol. Nutr. Food Res. 2020. DOI: 10.1002/mnfr.202000188.

20. Nataraj B. H., et al. Postbiotics-parabiotics: The new horizons in microbial biotherapy and functional foods. Microb. Cell Factories. 2020; 19: 1-22. DOI: 10.1186/s12934-020-01426-w.

21. Frost G., et al. The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat. Commun. 2014; 5: 3611. DOI: 10.1038/ncomms4611.

22. Bush R. S., et al. Study of the mechanism of inhibition of ketogenesis by propionate in bovine liver. Can. J. Anim. Sci. 1971; 51: 121-127. DOI: 10.4141/cjas71-016.

23. Melbye P., et al. Short-chain fatty acids and gut microbiota in multiple sclerosis. Acta Neurol. Scand. 2019; 139: 208-219. DOI: 10.1111/ane.13045.

24. Zagato E., et al. Lactobacillus Paracasei CBA L74 Metabolic Products and Fermented Milk for Infant Formula Have Anti-Inflammatory Activity on Dendritic Cells In Vitro and Protective effects against colitis and an enteric pathogen in vivo. PLoS ONE. 2014; 9: e87615. DOI: 10.1371/journal.pone.0087615.

25. Комарова О. Н., Хавкин А. И. Кисломолочные продукты в питании детей: пищевая и биологическая ценность. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2017; 5 (62): 80-86. DOI: 10.21508/1027-4065-2017-62-5-80-86. [Komarova O. N., Khavkin A. I. Fermented milk products in children’s nutrition: nutritional and biological value. Rossiiskii vestnik perinatologii i pediatrii. 2017; 5 (62): 80-86. DOI: 10.21508/1027-4065-2017-62-5-80-86. (In Russ.)]

26. Ali Md. A., et al. Functional dairy products as a source of bioactive peptides and probiotics: current trends and future prospectives. J Food Sci Technol. 2022; 59 (4): 1263-1279. DOI: 10.1007/s13197-021-05091-8

27. Sultan S., et al. Therapeutic potential of dairy bioactive peptides: a contemporary perspective. Crit Rev Food Sci Nutr. 2018; 58: 105-115.

28. Vieira C. P., et al. Kefir Grains Change Fatty Acid Profile of Milk during Fermentation and Storage. PLoS One. 2015; 10 (10): e0139910. DOI: 10.1371/journal.pone.0139910.

29. Rodriguez-Herrera A., et al. Gastrointestinal Tolerance, Growth and Safety of a Partly Fermented Formula with Specific Prebiotics in Healthy Infants: A Double-Blind, Randomized, Controlled Trial. Nutrients. 2019; 11 (7).

30. Béghin L., et al. Fermented infant formula (with Bifidobacterium breve C50 and Streptococcus thermophilus O65) with prebiotic oligosaccharides is safe and modulates the gut microbiota towards a microbiota closer to that of breastfed infants. Clin Nutr. 2021; 40 (3): 778-787.

31. Scientific Opinion, DHA and ARA and brain development, Scientific substantiation of a health claim related to docosahexaenoic acid (DHA) and arachidonic acid (ARA) and brain development pursuant to Article14 of Regulation (EC) No 1924/2006 The EFSA Journal (2009) 1000, 1-13© European Food Safety Authority, 2009.

32. Innis S. M. Evidence that palmitic acid is absorbed as sn-2 monoacylglycerol from human milk by breast-fed infants. Lipids. 1994; 29 (8): 541-545.

33. Hester S. N., et al. Is the macronutrient intake of formula-fed infants greater than breast-fed infants in early infancy? J Nutr Metab. 2012; 2012: 891201. DOI: 10.1155/2012/891201.

34. Brenna J. T., et al. Docosahexaenoic and arachidonic acid concentrations in human breast milk worldwide. Am J Clin Nutr. 2007; 85 (6): 1457-1464. DOI: 10.1093/ajcn/85.6.1457.

35. Jantscher-Krenn E., et al. Human milk oligosaccharides and their potential benefits for the breast-fed neonate. Minerva Pediatr. 2012 ; 64 (1): 83-99.

36. Sumiyoshi W., et al. Galactosyllactoses in the milk of Japanese women: Changes in concentration during the course of lactation. Journal Applied Glycoscience. 2004; 51: 341-344.

37. Við Streym S., et al. Vitamin D content in human breast milk: a 9-mo follow-up study. Am J Clin Nutr. 2016; 103 (1): 107-114. DOI: 10.3945/ajcn.115.115105.

38. Jennes R. The composition of human milk. Semin Perinatol. 1979; 3 (3): 225-239.