Viability of Probiotic Microorganisms in Digestive System Models

Year 2016, Volume: 14 Issue: 2, 158 - 165, 01.06.2016

Emine Mine Çomak Göçer Firuze Ergin Ahmet Küçükçetin

Abstract

An adequate number of viable probiotic microorganisms must reach intestines to provide a beneficial health effects in human. To investigate the viability of probiotic microorganisms in human gastrointestinal system, many in vivo and in vitro models have been developed in the literature. In vitro studies simulating digestion of food and medicine are now widely used because they are relatively easy, quick and safe and have no ethical restrictions encountered in vivo studies. In vitro gastrointestinal models simulating the gastrointestinal system are divided into two groups as static and dynamic models. In static models, food subjected to processes in the digestive system is stationary, and timedependent parameters such as pH, enzyme concentration, flow rate and sample volume during food digestion in the gastrointestinal system are ignored. In dynamic ones, biochemical, physical and mechanical processes are taken together and handled with respect to time. In this study, human digestive system and dynamic digestive system models are reviewed

Keywords

Probiotic microorganism, Digestive system, Dynamic gastrointestinal models

Sindirim Sistemi Modellerinde Probiyotik Mikroorganizmaların Canlılığı

Abstract

Probiyotik mikroorganizmaların sağlığa faydalı etki gösterebilmeleri için, canlı olarak ve yeterli sayıda bağırsağa ulaşmaları gerekmektedir. Probiyotik mikroorganizmaların insan sindirim sisteminde canlılığını incelemek üzere in vivo ve in vitro birçok model geliştirilmiştir. Gıda ve ilaçların sindirimini simüle eden in vitro çalışmalar; nispeten kolay, hızlı, güvenilir olduğu ve özellikle in vivo çalışmalarda karşılaşılan etik kısıtlamalar bulunmadığı için günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gastrointestinal sindirim sistemini simüle eden in vitro gastrointestinal modeller; statik modeller ve dinamik modeller olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Statik modellerde, sindirim sistemindeki işlemlere maruz bırakılan gıda hareketsizdir ve gıdanın sindirimi sırasında gastrointestinal sistemde zamana bağlı olarak değişen pH, enzim konsantrasyonu, akış hızı, örnek hacmi gibi parametreler dikkate alınmamaktadır. Dinamik modellerde ise biyokimyasal, fiziksel ve mekaniksel işlemler bir arada ve zamana bağlı olarak ele alınmaktadır. Bu derlemede insan sindirim sistemi ile dinamik sindirim sistemi modelleri hakkında bilgi verilmesi amaçlanmaktadır

Keywords

Probiyotik mikroorganizma, Sindirim sistemi, Dinamik sindirim sistemi modelleri

References

• Özden, A., 2005. Gastro-intestinal sistem ve probiyotik-prebiyotik Gastroenteroloji 9(3): 124-133. synbiyotik. Güncel
• Özer, B., 2006. Yoğurt Bilimi ve Teknolojisi. Sidas Medya Ltd., İzmir.
• Özden, A., 2013. Probiyotik “Sağlıklı yaşam için yararlı dost bakteriler”. Güncel Gastroenteroloji 17(1): 22-38.
• Bakırcı, İ., Kavaz, A. 2006. Probiyotikler ve prebiyotiklerin beslenme ve sağlık üzerindeki etkileri. Türkiye 9. Gıda Kongresi, 24-26 Mayıs, 2006, Bolu, 893 s.
• Çetin, A.R., Karabekiroğlu, S., Ünlü, N., 2011. Probiyotikler ve ağız sağlığına etkileri. Süleyman Demirel Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi 3(1): 19-29.
• Tunail, N., 2009. Mikrobiyoloji. Palme Yayıncılık, Ankara.
• Başyiğit, G., 2004. Bazı Laktik Asit Bakterilerinin Probiyotik Olarak Kullanılma Özellikleri. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 96 s, Isparta.
• Ceyhan, N., Alıç, H., 2012. Bağırsak mikroflorası ve probiyotikler. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi 5(1): 107-113.
• Önal, D., Beyatlı, Y., Aslım, B., 2005. Probiyotik bakterilerin epitel yüzeylere yapışması. Orlab On- Line Mikrobiyoloji Dergisi 3(9): 1-10.
• Coşkun, T., 2006. Pro-, pre- ve sinbiyotikler. Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Dergisi 49: 128-148.
• Uymaz, B., 2010. Probiyotikler ve kullanım alanları. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 16(1): 95-104.
• Akman, E., 2009. Bazı Laktik Asit Bakterilerinin Probiyotik Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 48 s, İstanbul.
• Alp, G., Aslım, B., 2009. İnsan bağırsak sisteminde probiyotik olarak bifidobakterilerin önemi. Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknolojileri Dergisi 10(2): 343-354.
• Guerra, A., Etienne-Mesmin, L., Livrelli, V., Denis, S., Blanquet-Diot, S., Alric, M., 2012. Relevance and challenges in modeling human gastric and small intestinal digestion. Trends in Biotechnology 30(11): 591-600.
• Aktümsek, A., 2001. Anatomi ve Fizyoloji. Nobel Yayın Dağıtım, Ankara.
• Keshaw, S. 2004. The Gastrointestinal System at a Glance. Blackwell Science, Oxford OX4 2DQ, United Kingdom, 117 p. [17] Anonim. 2012. Sindirim sistemi sıvıları. http://www.mustafaaltinisik.org.uk/89-2-08.pdf
• Tharani, T., 2012. Evaluation of viability of Lactobacillus acidophilus LA-5 during simulated digestion process using a dynamic in vitro model stomach. M. Sc. Thesis. Faculty of California Polytechnic State University, 122 p, San Luis Obispo.
• Hall, J.E., 2010. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 12th ed. W.B. Saunders Co., Philadelphia, PA, USA,1091 p.
• Gürken, V.S., 2005. Tükürüğün Biyokimyası, İşlevleri ve Ağız Sağlığı Açısından Önemi. Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı Bitirme Tezi, 35 p, İzmir.
• Chen, J., Gaikwad, V., Holmes, M., Murray, B., Povey, M., Wang, Y., Zhang, Y., 2011. Development of a simple model device for in vitro gastric digestion investigation. Food and Function 2: 174-182.
• Rogers, K., 2011. The Digestive System. Britannica Educational Publishing, New York.
• Başaran, A., 2010. Tıbbi Biyoloji Ders Kitabı. Pelikan Yayıncılık, Ankara.
• Gürsoy, O., Kınık, Ö., Gönen, İ., 2005. Probiyotikler ve Mikrobiyoloji Cemiyeti Dergisi 35: 136-148. etkileri. Türk
• Arıcıoğlu, F., 2008. Sindirim Sistemi Hastalıkları ve Tedavisi. Akademisi Yayınları, Ankara. Birliği Eczacılık [26] Anonim, 2009. Sindirim sistemleri. http://www.biyolojisitesi.net/tum%20uniteler/sindiri m/index.html (Erişim Tarihi:10.06.2016)
• Rumsey, R.D.E., 1998. Gastrointestinal Tract, Structure and Function of the Small Intestine. In Encyclopedia of Human Nutrition, Edited by M Sadler, J. J. Strain, B Caballero. Academic Press, 938-945p.
• Sumeri, I., Arike, L. Adamberg, K. Paalme, T., 2008. Single bioreactor gastrointestinal tract simulator for study of survival of probiotic bacteria. Applied Microbiology and Biotechnology 80: 317- 324.
• Mainville, I. Arcand, Y., Farnworth, E.R., 2005. A dynamic model that simulates the human upper gastrointestinal tract for the study of probiotics. International Journal of Food Microbiology 99: 287- 296.
• Wickham, M., Faulks, R., Mills, C., 2009. In vitro digestion methods for assessing the effect of food structure on allergen breakdown. Molecular Nutrition and Food Research 53: 952-958.
• Hur, S.J., Lim, B.O., Decker, E.A., McClements, D.J., 2011. In vitro human digestion models for food applications. Food Chemistry 125: 1–12. [32] Yoo, M.J.Y., Chen, X.D., 2006. GIT Physicochemical modeling – A Critical review. International Journal of Food Engineering 2(4): 1- 10.
• Oomen, A.G., Hack, A., Minekus, M., Zeijdner, E., Cornelis, C., Schoeters, G., Verstraete, W., Van De Wiele, T., Wragg, J., Rompelberg, C.J.M., Sips, A.J.A.M., Van Wijnen, J.H., 2002. Comparison of five in vitro digestion models to study the bioaccessibility of soil contaminants. Environmental Science Technology 36: 3326–3334.
• Pitino, I., Randazzo, C.L., Mandalari, G., Curto, A.L., Faulks, R.M., Marc, Y.L., Bisignano, C., Caggia, C., Wickham, M.S.J., 2010. Survival of Lactobacillus rhamnosus strains in the upper gastrointestinal tract. Food Microbiology 27: 1121- 1127.
• Garbacz, G., Klein S., 2012. Dissolution testing of oral modified-release dosage forms. Journal of Pharmacy and Pharmacology 64: 944-968.
• Kong, F., Singh, R.P., 2010. A human gastric simülatör (HGS) to study food digestion in human stomach. Journal of Food Science 75(9):627-635.
• Çomak-Göçer, E.M., 2016. Farklı süt ürünleri üretiminde kullanılan Lactobacillus acidophilus’un dinamik in vitro gastrointestinal modelde canlılığı ve bazı probiyotik özelliklerinin belirlenmesi. Doktora Tezi. Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 161 s, Antalya.
• Gürsoy, O.,Özel, S., Özbaş, H., Çon, A.H., 2011. Kolesterol seviyesinin in vitro ve in vivo koşullarda düşürülmesinde probiyotik mikroorganizmaların etkisi. Akademik Gıda 9(3): 37-45.
• Mine Çomak, E., Aşçı, A., Küçükçetin, A., 2011. Probiyotik süt ürünlerinde inulin kullanımı. Akademik Gıda 9(2): 51-56.