Probiotika
Definition, Transport und Verteilung

Für den Begriff Probiotika (griech. pro bios – für das Leben) existieren gegenwärtig unterschiedliche Definitionen [25, 37, 44, 67].

Entsprechend der Definition nach Fuller 1989 ist ein Probiotikum "eine Präparation aus lebenden Mikroorganismen, die nach oraler Applikation das Verhältnis intestinaler Keime so beeinflusst, dass daraus positive Effekte auf den Organismus resultieren".

Auf europäischer Ebene ging im Herbst 1995 aus einem Expertentreffen in Brüssel zum Thema Probiotika folgende Charakterisierung hervor: "Probiotika sind lebende, definierte Mikroorganismen, die nach ihrem Verzehr gesundheitsfördernde Effekte ausüben, die über das Maß der grundgebenden ernährungsphysiologischen Effekte hinausgehen. Sie können als Lebensmittelbestandteil oder in Form einer Nicht-Lebensmittelpräparation aufgenommen werden."

In beiden Definitionen wird das Ziel eines Probiotikums deutlich, nämlich die vorhandene Darmflora so zu beeinflussen, dass sowohl das Wohlbefinden gesteigert als auch die Gesundheit gefördert wird [67].

Der menschliche Darm beherbergt mehr als 1014 Mikroorganismen. Das physiologische Mikrobiom wird von Bakterien dominiert, besteht aber auch aus Organismen wie Viren, tierischen Einzellern und Archaeen (Urbakterien). 

Während der Dünndarm eine relativ geringe bakterielle Besiedlung aufweist – sie nimmt vom Duodenum und Jejunum bis hin zum Ileum zu –, ist der Dickdarm der Darmabschnitt mit der höchsten bakteriellen Besiedlungsdichte. Die Mikroorganismen des Dickdarms (Kolons) können 400 verschiedenen Spezies zugeordnet werden [65]. Sie sind wesentlicher Bestandteil des "Mikrobioms" zu dem weiterhin Bakterien der Haut und des Urogenitaltraktes gehören, aber auch von Mund, Rachen und Nase.
Aufgrund der Tatsache, dass die Zusammensetzung der Darmflora individuellen Schwankungen unterworfen ist, können etwa 40 Spezies regelmäßig nachgewiesen werden. Zu den quantitativ wichtigsten Arten zählen Bacteroides, Eubacterium und Bifidobacterium [26]. Die Trockenmasse des Stuhls besteht zu 30-75 % aus Bakterien.

Probiotika enthalten lebende Mikroorganismen, die erwünschte Wirkungen auf den Darm ausüben. Im Prinzip können probiotische Keime aus verschiedenen Quellen stammen. Es hat sich jedoch erwiesen, dass solche Bakterienstämme, die ursprünglich aus dem menschlichen oder tierischen Darm isoliert wurden, besonders stabil sind. Aufgrund ihrer Herkunft sind sie sehr gut an die Milieubedingungen im Intestinum (Darmtrakt) angepasst. Als Probiotika kommen vor allem ausgewählte Milchsäurebakterien, überwiegend der Gattung Lactobacillus und Bifidobacterium zum Einsatz [25, 67].

Milchsäurebakterien, die als Probiotika in Lebensmitteln eingesetzt werden [9, 26, 43].

Laktobacillen

  • L. acidophilus
  • L. casei
  • L. crispatus
  • L. delbrueckii subspecies bulgaricus
  • L. delbrueckii subspecies lactis
  • L. gasseri
  • L. helveticus
  • L. johnsonii
  • L. lactis
  • L. paracasei
  • L. plantarum
  • L. reuteri
  • L. rhamnosus
  • L. salivarius

Bifidobakterien

  • B. adolescentis
  • B. animalis
  • B. bifidum
  • B. breve
  • B. infantis
  • B. longum

Sonstige

  • Enterococcus faecalis
  • Enterococcus faecium
  • Lactococcus lactis
  • Streptococcus thermophilus
  • Saccharomyces boulardii
  • Sporolactobacillus inulinus
  • Bacillus cereus toyoi
  • Escherichia coli

Probiotika können als Bestandteil eines Lebensmittels oder als Nicht-Lebensmittel-Präparation aufgenommen werden. Die meisten probiotischen Nahrungsmittel finden im Bereich der fermentierten Milchprodukte Verwendung. Joghurt und joghurtähnliche Erzeugnisse sind die bei uns am häufigsten verzehrten fermentierten Milchprodukte. Diese enthalten von Natur aus lebende Milchsäurebakterien, vor allem Laktobacillen und Bifidobakterien. Probiotische Joghurts werden nach gesetzlichen Bestimmungen durch Fermentation – milchsaure Gärung – mit Lactobacillus bulgaricus und Streptococcus thermophilus hergestellt. Beide Keime begünstigen ihr Wachstum gegenseitig [37]. Im Anschluss an die Fermentationsprozesse können noch weitere probiotische Bakterienstämme dem Joghurt zugesetzt werden. Neben probiotischer Butter, Käse und Quarkzubereitungen werden auch andere Lebensmittel mit probiotischen Mikroorganismenkulturen versetzt. Dazu gehören Back- und Süßwaren, Eiscreme, Frühstückszerealien und Müslis sowie milchfreie Lebensmittel, wie Rohwürste [25, 67]. Der Einfluss fermentierter Fleischprodukte, zum Beispiel Rohwurst und Gemüse, wie Sauerkraut und Kimchi – in Korea regelmäßig verzehrte milchsauervergorene Gemüse, überwiegend Chinakohl –, auf den menschlichen Organismus ist bisher nur wenig untersucht [37].

Aufgrund der allgemeinen Erfahrung war bereits Ende des 19. Jahrhunderts bekannt, dass fermentierte Milchprodukte als Mittel zu einem langen Leben gelten. Es heißt, dass "Yahurt" – heute Joghurt – das Geheimnis der über 100-Jährigen auf dem Balkan sei [67]. Zudem wurde Joghurt zur Behandlung und Prophylaxe gastrointestinaler Infektionskrankheiten, beispielsweise Durchfallerkrankungen eingesetzt [5, 37, 44]. Der russische Bakteriologe Ilja Metschnikow untersuchte als erster mit den Methoden der damaligen Zeit die Wirkung probiotischer Mikroorganismen auf den menschlichen Organismus. Er konnte zeigen, dass die probiotischen Keime lebend den Verdauungstrakt passieren und im Stuhl ausgeschieden werden. Er nahm an, dass mit fermentierter Milch aufgenommene Milchsäurebakterien die Gesundheit fördern und dem Prozess des Alterns entgegenwirken [25, 67].

Der prophylaktische beziehungsweise therapeutische Effekt im Intestinaltrakt von oral aufgenommenen Mikroorganismen unterliegt verschiedenen Grundvoraussetzungen. Demnach sollte ein probiotischer Bakterienstamm folgende Anforderungen erfüllen, um wirksam werden zu können [9, 26, 36, 44, 67]:

  • gesundheitliche Unbedenklichkeit der probiotischen Keime. Von ihrem Konsum dürfen keine pathogenen oder toxischen Wirkungen ausgehen, probiotische Kulturen besitzen daher GRAS-Status – generally recognized as safe.
  • Resistenz gegenüber Magen- und Gallensäuren sowie verschiedenen Verdauungsenzymen. Die probiotischen Bakterienstämme müssen sowohl den Magen – saurer pH-Wert aufgrund der Magensäure und Pepsin als eiweißspaltendes Enzym – als auch den oberen Dünndarm – hohe Konzentrationen an Gallensalzen und proteinspaltenden Enzymen aus dem Pankreas (Bauchspeicheldrüse) ohne Schaden anzunehmen passieren können.
  • Anaerobität oder Mikroaerophilität – der probiotische Organismus sollte den sauerstoffarmen Bedingungen im Intestinum angepasst sein.
  • Anheftungsvermögen (Adhäsion) an die Enterozyten des Darms als Voraussetzung für eine temporäre beziehungsweise permanente Besiedlung der Oberfläche der Darmschleimhaut beziehungsweise des Darmtraktes. Hierzu synthetisieren die Milchsäurebakterien spezielle Proteine und Polysaccharide als Adhäsionsfaktoren.
  • Schaffung ökologischer Nischen für ihr Wachstum. Indem die probiotisch wirksamen Lactobacillen und Bifidobakterien organische Säuren, insbesondere Milchsäure, und Bakteriozine – Proteine und niedermolekulare Peptide – exprimieren, können sie vorhandene Keimgruppen, wie Clostridien, Bacteroides und E. Coli, verdrängen. Auf diese Weise wird eine befristete Besiedlung des Darms mit probiotischen Bakterien gesichert. Durch die zusätzliche Verabreichung von Präbiotika kann die Kolonisation des Darms gefördert werden. Präbiotika sind nichtverdauliche Lebensmittelbestandteile, wie zum Beispiel resistente Stärke und Nicht-Stärke-Polysaccharide beziehungsweise Ballaststoffe, wie Oligofructose oder Inulin. Sie dienen den probiotischen Bakterien und der Intestinalflora als selektive Nahrungsgrundlage und regen somit gezielt das Wachstum und/oder die Aktivität einzelner oder einer begrenzten Zahl positiver Bakterienstämme im Dickdarm an [17]. So können sich potentiell Mikroorganismen mit einem gesundheitsfördernden Einfluss für den Menschen im Kolon anhäufen.
  • notwendige Mindestkeimzahl. Da die probiotische Wirkung dosisabhängig ist, beispielsweise aufgrund der individuellen Konstitution des Konsumenten, Art des Bakteriums – Stammspezifität – oder der Lebensmittelbeschaffenheit, und trotz der hohen Resistenz gegenüber den Verdauungssekreten in der Regel nur etwa 10-30 % der verzehrten probiotischen Mikroorganismen den Dickdarm lebend erreichen, werden mindestens 10 hoch 6 lebende Keime pro g Lebensmittelerzeugnis gefordert.
  • die Aufnahme lebender probiotischer Kulturen mit der Nahrung oder als Nicht-Lebensmittel-Präparat sollte täglich erfolgen, um hohe Konzentrationen vermehrungsfähiger Keime im Dickdarm (Kolon) aufrechtzuerhalten. Nur durch eine regelmäßige Zufuhr der probiotischen Mikroorganismen kann ein gesundheitlicher Nutzen erzielt werden. Da probiotische Laktobacillen und Bifidobakterien den Darm nicht dauerhaft besiedeln können, werden bei Unterbrechung der oralen Zufuhr die eingebrachten Keime nach kurzer Zeit wieder verdrängt und deren Anzahl in den Fäzes reduziert sich.
  • technologische Eignung. Die Überlebensfähigkeit der probiotischen Organismen sollte unter den Milieubedingungen des Lebensmittels, mit dem sie verabreicht werden, sowohl vor als auch nach der Fermentation und über den gesamten Zeitraum der deklarierten Mindesthaltbarkeitszeit in ausreichend hohen Keimzahlen unter Erhalt der probiotischen Wirkung garantiert sein.
  • Probiotika müssen in ihren Eigenschaften eindeutig definiert sein.
  • keine Befähigung zur Degradation von Muzinen – organischen Schleimstoffen aus der Gruppe der Glykoproteine –, Hämagglutination (Verklebung beziehungsweise Verklumpung von Blutbestandteilen) und Bildung von biogenen Aminen.
  • Nachweis der postulierten Gesundheitswirkungen für jede Bakterienkultur in Form geeigneter klinischer Studien an Menschen. Dabei ist wichtig zu wissen, dass die probiotischen Effekte von dem jeweiligen Bakterienstamm abhängen (Stammspezifität). Auch nahverwandte Bakterienarten der gleichen Spezies können Unterschiede in ihren physiologischen Wirkungen aufweisen. Des Weiteren hängen die probiotischen Eigenschaften auch von der Art, Zusammensetzung und physikalischen Struktur der verzehrten Lebensmittel ab.
  • labormäßige Untersuchung wichtiger physiologischer Parameter, wie die Aktivität des lactosespaltenden Enzyms Beta-Galactosidase – Lactase –, die Überlebensfähigkeit im Intestinum sowie die In-vivo-Makrophagenstimulation.

Soweit die eingesetzten Mikroorganismen nicht auch Fermentationsleistungen erbringen sollen, sollten sie die sensorischen Eigenschaften des Lebensmittels nicht beziehungsweise nicht wesentlich beeinflussen.

Nach dem Verzehr probiotischer Lebensmittel treten die Bakterienstämme in den Dickdarm (Kolon) über und siedeln sich dort an. Sie besitzen die Fähigkeit, sich zu vermehren und verschiedene gesundheitsrelevante Effekte auszuüben.

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