Prebióticos são componentes alimentares não digeríveis que afetam beneficamente o hospedeiro, por estimularem seletivamente a proliferação ou atividade de populações de bactérias desejáveis no cólon. Adicionalmente, o prebiótico pode inibir a multiplicação de patógenos, garantindo benefícios adicionais à saúde do hospedeiro. Esses componentes atuam mais frequentemente no intestino grosso, embora eles possam ter também algum impacto sobre os microrganismos do intestino delgado (GIBSON e ROBERFROID, 1995; ROBERFROID, 2001; GILLILAND, 2001; MATTILA-SANDHOLM et al., 2002).
Os prebióticos identificados, atualmente, são a lactulose, a inulina e diversos oligossacarídeos, que podem ser fermentados pelas bactérias benéficas do cólon. Os prebióticos avaliados em humanos constituem-se em frutanos e em galactanos (CUMMINGS e MACFARLANE, 2002). A maioria dos dados da literatura científica relativos aos efeitos prebióticos relaciona-se aos frutooligossacarídeos (FOS) e à inulina (PUUPPONEN-PIMIÄ et al., 2002).
A inulina e a oligofrutose pertencem a uma classe de carboidratos denominados frutanos e, são considerados ingredientes funcionais, uma vez que exercem influência
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sobre processos fisiológicos e bioquímicos no organismo, resultando em melhoria da saúde e na redução no risco de aparecimento de diversas doenças. As principais fontes de inulina e oligofrutose empregadas na indústria de alimentos são a chicória (Cichorium intybus) e a alcachofra de Jerusalém (Helianthus tuberosus) (CARABIN e FLAMM, 1999; KAUR e GUPTA, 2002).
Da mesma forma, a soja é uma fonte de oligossacarídeos (rafinose e estaquinose) que estimula a multiplicação de bifidobactérias, sendo, também, considerada uma fonte de prebióticos (SCHREZENMEIR; DE VRESE, 2001; FUCHS et al.,2005; HAULY et al., 2005). Existem poucos relatos sobre a ingestão dos prebióticos da soja e o seu papel na saúde humana. Alguns trabalhos realizados em modelos animais demonstraram evidências de que os prebióticos, particularmente GOS, podem desempenhar um papel no aumento da absorção de minerais, e mais especificamente na biodisponibilidade de cálcio (CHONAN; TAKAHASHI; WATANUKI, 2001; SAKO; MATSUMOTO; TANAKA, 1999).
Alguns efeitos benéficos atribuídos aos prebióticos são o aumento na absorção de minerais, como cálcio, magnésio e ferro, redução dos lipídios no sangue, não cariogenicidade, modulação da composição da microbiota intestinal que exerce um papel primordial na fisiologia gastrintestinal, redução do risco de câncer de cólon e, efeito hipoglicemiante (QUINTEROS, 2000; ROBERFROID, 2002).
Diversos estudos experimentais mostraram a aplicação da inulina e da oligofrutose como fatores bifidogênicos, ou seja, que estimulam a predominância de bifidobactérias no cólon. Consequentemente, há um estímulo do sistema imunológico do hospedeiro, uma redução nos níveis de bactérias patogênicas no intestino, um alívio da constipação, uma diminuição do risco de osteoporose. Adicionalmente, haveria uma redução do risco de arteriosclerose, através da diminuição na síntese de triglicérides e
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ácidos graxos no fígado e consequente diminuição do nível desses compostos no sangue (KAUR e GUPTA, 2002, SAAD, 2006).
O efeito hipolipidêmico da inulina e da oligofrutose foi observado em alguns estudos com ratos. Dados experimentais conduziram a hipótese de que os frutooligossacarídeos poderiam reduzir a capacidade lipogênica hepática, através da inibição da expressão gênica das enzimas lipogênicas, resultando em secreção reduzida de lipoproteínas de muito baixa densidade (VLDL) - triacilglicerol. Essa inibição poderia ser conseguida via produção de ácidos graxos de cadeia curta ou via modulação da insulinemia, através de mecanismos ainda não identificados, mas que continuam sendo investigados (ROBERFROID, 2002; KAUR e GUPTA, 2002; DELZENNE et al., 2002; SAAD, 2006).
O efeito da inulina e da oligofrutose sobre a glicemia e a insulinemia ainda não foi elucidado e os dados disponíveis a esse respeito são, algumas vezes, contraditórios, indicando que esses efeitos dependem da condição fisiológica (em jejum ou estado pós- prandial) ou da doença (diabetes). É possível que, como ocorre no caso de outras fibras, a inulina e a oligofrutose influenciem na absorção de macronutrientes, especialmente de carboidratos, retardando o esvaziamento gástrico e/ou diminuindo o tempo de trânsito no intestino delgado. Adicionalmente, uma gliconeogênese induzida por inulina e oligofrutose poderia ser mediada por ácidos graxos de cadeia curta, especialmente o propionato (KAUR e GUPTA, 2002).
2.2.1. Yacon
O nome yacon possui origem da língua indígena Quéchua, que significa; yakku= insípido e unu = água, e apresenta nomes populares em diferentes países, como na Inglaterra (leafcup, yacón), Espanha (yacon, yacuma, jícama), Peru e Bolívia (aricoma),
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Colômbia (arboloco, jiquima e jiquimilla), Venezuela (jiquima e jiquimilla), Argentina (llacon), França (poir de terre), Estados Unidos (yacon strawberry) e Itália (polimnia) (ZARDINI, 1991).
No Brasil o cultivo do yacon foi introduzido por volta de 1989, na região de Capão Bonito (SP), por imigrantes japoneses, que utilizam suas folhas e raízes tuberosas na alimentação (MARANGONI, 2007).
Ao contrário de outras raízes de reserva comestíveis, 85 a 90% do peso fresco do yacon é água. Os carboidratos representam 90% do peso seco de raízes recentemente colhidas, dos quais 50-70% são frutooligossacarideos (FOS) (KANASHIRO; FERRARO; POLTRONIERI, 2008) e, o restante é sacarose, frutose e glicose (OHYAMA el al., 1990, ASAMI et al., 1991, citado por SEMINÁRIO et al., 2003).
Os frutooligossacarideos conhecidos como oligofrutanos ou oligofrutoses, pertencem a uma determinada classe de açucares, conhecidas como frutanos, que são cadeias curtas de frutoses, muito solúveis em água, com sabor adocicado (entre 30 e 65% do poder edulcorante da sacarose), e que proporcionam apenas um quarto do valor calórico de outros carboidratos simples, de modo que, são utilizados como edulcorantes, fibra alimentar e prebióticos (TORRES, 2004).
A inulina e o FOS não tem uma composição química definida. Eles são mistura de frutanos de diferentes tamanhos, e a diferença entre eles está no numero de moléculas de frutose que compõem essas cadeias (NINESS, 1999).
Um dos frutanos mais simples é a inulina, a qual consiste principalmente de ligações β (2o1) frutosil-frutose. Dentre os frutanos do tipo inulina estão dois grupos gerais de materiais, inulina e seus subconjuntos oligofrutose e frutoligossacarideos (FOS). A oligofrutose e FOS são termos sinônimos usados para se referir aos frutanos
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tipo inulina com um grau de polimerização (GP) inferior a 10 (CARABIN; FLAMM, 1999).
O yacon caracteriza-se por apresentar teor considerável de proteínas, fibras e carboidratos totais (VILHENA; CÂMARA; KAKIHARA, 2000). Além disso, apresenta elevada quantidade de oligofrutanos do tipo frutooligossacarídeos do tipo inulina: 210,0mg / g de raiz in natura e 13,5mg/g de raiz in natura, respectivamente, sendo, portanto, considerado como uma importante fonte de prebióticos (SANTANA e CARDOSO, 2008; LACHMAN; FERNANDEZ; ORSÀK, 2003; VILHENA; CÂMARA; KAKIHARA, 2000; ZARDINI, 1991).
Estudos recentes têm investigado as propriedades benéficas do yacon em relação à presença de antioxidantes e compostos fenólicos em suas raízes tuberosas e folhas (SIMONOVSKA, 2003; FERNANDEZ et al., 2006; LACHMAN et al., 2007).
O uso medicinal da yacon tem aumentado devido à propriedade hipoglicemiante relatada para esta espécie relacionada ao FOS (CORRÊA et al., 2009).
Nos últimos anos, alguns estudos têm verificado que o extrato de folhas de yacon promove proteção contra radicais livres, sendo, portanto, um candidato à prevenção e tratamento de doenças crônicas envolvendo estresse oxidativo, particularmente o diabetes (VALENTOVÁ; SERSEN; ULRICHOVA, 2005).
O mecanismo pelo qual o yacon promove o controle da glicose sanguínea ainda não está claro. Uma das possíveis explicações inclui o fato dos frutanos do yacon serem carboidratos resistentes às enzimas hidrolíticas do sistema digestivo humano, causando dessa forma, efeito similar aos das fibras e resultando em absorção mais lenta da glicose (DIABETE NET, 2004; MELODIA WEB, 2009; OLIVEIRA et al., 2009).
Os FOS reduzem a absorção de glicose pelos mesmos mecanismos dos quais as fibras altamente fermentáveis podem afetar o requerimento e a sensibilidade à insulina,
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por sua capacidade de aumentar a produção de peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1), um hormônio que aumenta à medida que a glicose é absorvida e diminui a produção de glucagon (CABELO, 2005). O GLP-1 promove estimulação da produção de insulina. Além disso, os frutanos, polímeros da frutose, como não são digeridos, reduzem a eficiência de hidrolise de enzimas e torna mais lenta a velocidade na qual a glicose entra na corrente sanguínea, por isso tem a capacidade de prolongar o período de saciedade. Outra influência no metabolismo em geral está relacionada com os ácidos graxos de cadeia curta, que são produzidos durante a fermentação, e aumentam a tolerância à glicose na refeição posterior (GENTA et al., 2005).
No entanto, os dados da literatura confirmam que vários aspectos podem interferir na quantidade de FOS, tais como: condições de cultivo, armazenamento da planta e variações na colheita podem influenciar seu mecanismo funcional de redução glicêmica (PEREIRA et al., 2009).
A terapia nutricional é considerada fundamental no tratamento do Diabetes
mellitus e a inclusão de alimentos que proporcionam uma melhora na tolerância à
glicose, em dietas de indivíduos diabéticos, tem sido enfatizada (BARBOSA-FILHO et al., 2005; SILVA et al., 2006; CAVALLI et al., 2007; MENEZES et al., 2007; TORRICO et al., 2007; FERREIRA et al., 2008; RODRÍGUEZ et al., 2008; SANTOS et al., 2008). Associado a isto, o uso popular do yacon no tratamento do diabetes é bastante difundido (NIETO, 1991; JORGE, 1998; VILHENA; CÂMARA; KADIHARA, 2000; AYBAR, 2001; MACHADO et al., 2004).
Aybar et al. (2001) estudaram o efeito hipoglicemiante de extrato aquoso de folhas de yacon em ratos normais e com diabetes induzido por estreptozotocina. A administração intraperitonial ou gástrica de decocção de yacon a 10% reduziu significativamente (p < 0,05) o nível de glicose no plasma de ratos normais. A
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substituição do consumo de água pela infusão do yacon a 2% produziu uma significativa melhora nos parâmetros corporais e renais dos ratos diabéticos quando comparados com o grupo controle. Esses resultados sugerem que o extrato de yacon produz um aumento na concentração de insulina no plasma.
O yacon, um alimento com propriedades funcionais bastante promissoras, pode ser facilmente incorporado à dieta da população em geral e especialmente à alimentação de diabéticos, principalmente pela raiz que apresenta sabor semelhante ao de frutas como o melão, e com polpa levemente amarelada, crocante e aquosa (VALENTOVA, 2003). O extrato aquoso de yacon também pode ser introduzido na alimentação humana como substrato para o crescimento ou veiculação de microrganismos probióticos.
Lactobacillus plantarum, L. acidophilus e Bifidobacterium bifidum, sob
condições anaeróbicas, foram cultivados para simular o ambiente intestinal, em frutooligossacarídeo comercial (Neosugar®, da Nutraflora) e em extrato de yacon (PEDRESCHI et al., 2003) e, os resultados sugeriram que os frutooligossacarídeos do yacon têm potencial prebiótico e podem ser utilizados por bactérias dos gêneros
Bifidobacterium spp. e Lactobacillus spp.
Pauly-Silveira (2009) desenvolveu um produto simbiótico fermentado com
Enterococcus faecium CRL 183 e Lactobacillus helveticus ssp jugurti 416, empregando
simultaneamente os extratos aquosos de soja e de yacon. O produto teve boa aceitação sensorial e apresentou parâmetros químicos e reológicos adequados.
Manzoni (2010) obteve um produto simbiótico, não fermentado, pela associação dos extratos aquosos de soja e yacon à cepa probiótica de Bifidobacterium longum. A ingestão diária desse produto promoveu um aumento na população de bifidobactérias intestinais de indivíduos idosos saudáveis e de ambos os sexos.
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2.3. Probióticos
Os probióticos eram classicamente definidos como suplementos alimentares à base de microrganismos vivos, que afetam beneficamente o animal hospedeiro, promovendo o balanço de sua microbiota intestinal (FULLER, 1989). Diversas outras definições de probióticos foram publicadas nos últimos anos (NICOLI e VIEIRA, 2000; SCHREZENMEIR e DE VRESE, 2001; WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2001; SANDERS, 2003; JUNQUEIRA e DUARTE, 2005). Entretanto, segundo a definição internacionalmente aceita, probióticos são microrganismos vivos, que quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF UNITED NATIONS, 2001).
A influência benéfica dos probióticos sobre a microbiota intestinal humana inclui fatores como efeitos antagônicos, competição por nutrientes e por receptores de adesão e efeitos imunológicos, resultando em um aumento da resistência contra patógenos. Assim, a utilização de culturas bacterianas probióticas estimula a multiplicação de bactérias benéficas, em detrimento à proliferação de bactérias potencialmente prejudiciais, reforçando os mecanismos naturais de defesa do hospedeiro (PUUPPONEN - PIMIÄ et al., 2002).
Scutti e Rossi (1996) destacaram, dentre os vários efeitos benéficos à saúde atribuídos às culturas lácticas, a prevenção e o tratamento contra diarréia, diminuição dos sintomas da intolerância à lactose, a redução do colesterol sérico, a estimulação da resposta imune e a redução da incidência de tumores. Contudo, segundo os autores, esses efeitos não podem ser atribuídos a todas as bactérias ácido lácticas, assim a seleção e a caracterização da cepa são essenciais para a obtenção do efeito probiótico esperado. Dentre os critérios desejáveis para a seleção de uma bactéria ácido láctica probiótica estão: segurança da cepa, origem humana; tolerância ao suco gástrico e à
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bile; aderência à superfície epitelial; persistência no trato gastrintestinal; imunomodulação (sem efeito pró-inflamatório); atividade antagônica contra patógenos; propriedades antimutagênica e anticarcinogênica e aspectos tecnológicos convenientes (crescimento em leite, boas propriedades sensoriais, estabilidade, resistência a fago, viabilidade no processo) (SAARELA et al., 2000).
Os produtos probióticos comercializados geralmente contêm quantidades
maiores ou iguais a 106 UFC por 100g de produto. No entanto, a dose de
microrganismos probióticos para efeitos clínicos específicos ainda não está bem estabelecida (BOYLE; ROBINS-BROWNE; TANG, 2006). Charteris et al. (1998) recomendam que a sobrevivência das bactérias probióticas deva alcançar 109 a 1010 UFC/100g ou 100 mL de produto para que a quantidade no intestino do consumidor atinja 106 a 107 UFC/g. De acordo com as recomendações da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA, 2008) o número de células viáveis de probióticos deve estar na faixa de 108 a 109 UFC na porção diária recomendada do produto pronto para o consumo, conforme indicação do fabricante. Valores menores podem ser aceitos desde que a empresa comprove sua eficácia.
No Brasil, a ANVISA (2008) permite o uso da alegação “O (indicar a espécie do
microrganismo probiótico) contribui para o equilíbrio da flora intestinal. Seu consumo deve estar associado a uma dieta equilibrada e hábitos de vida saudáveis”, para
produtos que contenham os microrganismos Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus
casei Shirota, Lactobacillus casei rhammosus, Lactobacillus casei defensis, Lactobacillus paracasei, Lactococcus lactis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium animallis (incluindo a subespécie lactis), Bifidobacterium longum e Enterococcus faecium.
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Atualmente o maior consumo de produtos probióticos por humanos na Europa são na forma de produtos lácteos contendo, na maioria das vezes, lactobacilos e/ou bifidobactérias. Entretanto, são encontrados produtos em que os microrganismos utilizados são cepas do Enterococcus spp. ou leveduras tais como o Saccharomyces
boulardii (MERCENIER et al., 2002). Cepas probióticas promissoras incluem
microrganismos dos gêneros Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. e Enterococcus spp. (LUND; ADMSSON; EDLUND, 2002).
2.3.1. Enterococcus faecium
Tradicionalmente Enterococcus spp. são considerados bactérias láticas (HOLZAPFEL e WOOD, 1995). Assim como outras bactérias láticas, Enterococcus spp. estão presentes em um grande número de produtos láticos como culturas iniciadoras, em suplementos alimentares e em alimentos considerados funcionais. São cocos gram-positivos que freqüentemente ocorrem aos pares (diplococos), sendo organismos anaeróbicos facultativos (FISCHETTI, 2000). Enterococcus spp. são utilizados no processo de fermentação ou para melhoria da qualidade sensorial de alimentos, e como probióticos alimentares. A primeira descrição do gênero
Enterococcus spp. data de 1984 quando Schleifer e Kilpper-Bälz descreveram o E. faecium e E. faecalis (KLEIN, 2003).
O E. faecium é uma bactéria não patogênica, com um tempo de reprodução de 19 minutos, diferente do Lactobacillus spp. e o Bifidobacterium spp. que é de aproximadamente 60 minutos. Com reprodução três vezes mais rápida, seu efeito na remoção de bactérias patogênicas no intestino, é mais efetivo. É mais resistente ao ácido do estômago, sendo menos inibido quando veiculado por suplemento oral, com consequente colonização mais rápida nas paredes intestinais (ECOLOGY HEALTH
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CENTER, 2005). Segundo o Ecology Health Center (2005), os efeitos do E. faecium na microbiota intestinal são frequentemente visíveis nos primeiros dias após sua ingestão, o que não é observado com outros produtos contendo Lactobacillus spp.
Estudo realizado por Rossi et al. (1994) com um “iogurte” de soja fermentado por Enterococcus faecium CRL 183 e Lactobacillus helveticus ssp jugurti 416 demonstrou a capacidade de redução do colesterol total e de aumento no HDL - colesterol em coelhos hipercolesterolêmicos. Rossi et al. (2000) também verificaram efeitos semelhantes em ratos hipercolesterolêmicos e em humanos normocolesterolêmicos e concluíram que os efeitos observados são, em grande parte, decorrentes da presença dos microrganismos viáveis no produto.
2.3.2. Lactobacillus helveticus
As bactérias do gênero Lactobacillus spp. são gram-positivas aeróbias facultativas, não formadoras de esporos, geralmente catalase negativa, ácido tolerantes, termofílicas e em forma de bastão (DELLAGLIO e FELIS, 2005). Capazes de fermentar rapidamente a lactose e produzir ácido lático até concentrações de aproximadamente 2,7% (270°D). A produção de ácido lático faz com que o ambiente fique ácido, o que inibe o crescimento de bactérias nocivas. Cresce bem a 45°C, mas não se desenvolve em temperaturas inferiores a 15°C. É uma das espécies bacterianas dominantes no intestino delgado e interferem em reações metabólicas que ocorrem nessa parte do trato gastrintestinal (BERGEY´S, 1975; FIGUEIREDO e PASSOS, 2003; RAFTER, 2003).
São encontradas em diferentes ambientes com disponibilidade de carbono e nitrogênio, tais como produtos de panificação, cárneos e lácteos, além de vegetais e frutas (SILVA, 2007).
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As bactérias ácido-láticas, de acordo com seus co-produtos metabólicos ou pela sua temperatura ótima de crescimento, podem ser classificadas em homofermentativas, quando o ácido lático é o principal metabólito (70 a 90%) e heterofermentativas quando produzem outros compostos, tais como ácido acético, CO2 e etanol, simultaneamente à
síntese de pelo menos 50% de ácido lático (SALOFF-COSTE, 1994).
Lactobacillus helveticus é um microrganismo bacilar regular gram-positivo,
moderadamente termófilo e homofermentativo. São extensivamente utilizados como cultura lática em queijos duros e semi-duros, tais como Grana Padano, Parmigiano- Reggiano e Suíço (GIRAFFA; ROSSETTI; NEVIANI, 2000; GATTI et al., 2004; GATTI et al., 2005). No queijo, os fatores que controlam o desenvolvimento deste microrganismo incluem a atividade de água (Aw), concentração de sal, potencial de óxido-redução, pH, temperatura de manutenção e presença de bacteriófagos (FOX et al., 2000).
Nakamura et al. (1995) mostraram que dois tripeptídeos (Val-Pro-Pro, VPP e Ile-Pro-Pro, IPP), com um efeito inibitório sobre a ECA (enzima conversora de angiotensina) foram produzidos no leite fermentado pela bactéria, Lactobacillus
helveticus, produtora de ácido lático. Eles também mostraram que o leite fermentado
com L. helveticus tinha efeito anti-hipertensivo após a administração oral em ratos espontaneamente hipertensos (REH) (NAKAMURA et al., 1995; NAKAMURA; MASUDA; TAKANO, 1996). Os tripeptídeos VPP e IPP são associadas com o efeito anti-hipertensivo de leite fermentado com L. helveticus (MASUDA; NAKAMURA: TAKANO, 1996). A eficácia do leite fermentado com L. helveticus, contendo VPP e IPP, foi relatada no estudo de Hata et al. (1996) em que os pacientes ingeriram o produto diariamente por 8 semanas. Acredita-se ser mais eficaz consumir o leite
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fermentado, como parte da dieta, durante os primeiros estágios de um plano terapêutico para hipertensão, ou para a prevenção da incidência de hipertensão.
Kajimoto et al. (2001) relataram que a PAS (pressão arterial sistólica) e a PAD (pressão arterial diastólica) diminuíram significativamente, de 12 mm Hg e 10 mm Hg, respectivamente, após oito semanas de ingestão diária de 2 comprimidos de leite em pó fermentado com L. helveticus, em indivíduos com hipertensão leve a moderada sem medicamentos anti-hipertensivos. Em contraste, em normotensos, não foram observadas mudanças significativas na pressão arterial, após a ingestão diária de 6 comprimidos de leites em pó fermentado com L. helveticus.
2.4. Simbiótico
Um produto referido como simbiótico é aquele que apresenta em sua composição um probiótico e um prebiótico, simultaneamente. A interação entre o probiótico e o prebiótico in vivo pode ser favorecida por uma adaptação do probiótico ao substrato prebiótico anterior ao consumo. Isto pode, em alguns casos, resultar em uma vantagem competitiva para o probiótico, se ele for consumido juntamente com o prebiótico. Alternativamente, esse efeito simbiótico pode ser direcionado às diferentes regiões “alvo” do trato gastrintestinal. O consumo de probióticos e de prebióticos selecionados apropriadamente pode aumentar os efeitos benéficos de cada um deles. (HOLZAPFEL e SCHILLINGER, 2002; PUUPPONEN - PIMIÄ et al., 2002; MATTILA- SANDHOLM et al., 2002; BIELECKA; BIEDRZYCKA; MAJKOWSKA, 2002; IMMERSEEL et al., 2004;BURITY et al., 2005; SAAD, 2006).
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