Evaluation of the probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from fermented plant-based beverages

Negli angoli silenziosi della scienza del cibo, i ricercatori guardano spesso al passato per trovare il futuro. Per secoli, le persone si sono affidate alla fermentazione per conservare gli alimenti e creare nuovi sapori, un processo guidato da minuscoli, invisibili operai noti come batteri lattici. Questi microrganismi sono il motore dietro lo yogurt, la crauti e il lievito madre, trasformando ingredienti semplici in prodotti complessi e stabili. Oltre a rendere il cibo più gustoso, alcuni di questi batteri sono considerati "probiotici", il che significa che possono sopravvivere al viaggio attraverso il sistema digestivo umano e offrire benefici per la salute aiutando a bilanciare la naturale comunità di microbi dell'intestino. Sebbene gli scienziati abbiano studiato a lungo questi batteri nei prodotti lattiero-caseari come latte e formaggio, c'è una crescente curiosità nel capire se possano prosperare nelle bevande a base vegetale. Questi fermenti vegetali, realizzati con verdure, cereali e frutta, potrebbero ospitare ceppi unici di batteri naturalmente adattati ad ambienti ostili, offrendo potenzialmente nuovi strumenti per la creazione di alimenti sani e funzionali.

Un team di ricercatori in Ucraina si è messo in viaggio per esplorare questo potenziale rivolgendo la propria attenzione a tre bevande fermentate tradizionali: kvass di barbabietola, kvass di avena e un complesso kvass "monastico" fatto con segale, malto e frutta. Il loro obiettivo non era solo trovare batteri, ma vedere se i ceppi specifici che vivono in queste bevande potessero sopravvivere alle dure condizioni del corpo umano e combattere i germi nocivi. Iniziarono raccogliendo campioni di queste bevande e coltivando i batteri in un ambiente di laboratorio. Dal kvass di barbabietola isolarono tredici distinte colonie batteriche; il kvass di avena ne fornì quindici; e il kvass monastico ne fornì otto. In totale, raccolsero trentasei isolati batterici unici da studiare. Al microscopio, questi batteri apparivano come cellule corte a forma di bastoncello, alcune isolate e altre collegate in brevi catene, una forma tipica della famiglia dei batteri lattici.

Per capire chi fossero questi batteri, i ricercatori testarono come si comportavano sotto diverse condizioni. Controllarono se i batteri potevano crescere in acqua salata, ad alte temperature o in ambienti acidi. Osservarono anche se i batteri erano in grado di trasformare gli zuccheri in gas o scomporre specifiche proteine. Usando questi indizi comportamentali, identificarono i ceppi. I batteri provenienti dal kvass di barbabietola, che chiamarono ceppo BK, appartenevano a un gruppo noto come Lactiplantibacillus plantarum. I batteri dei kvass di avena e monastico, i ceppi OK e MK, furono identificati come Limosilactobacillus fermentum. Questa distinzione era importante perché diversi tipi di batteri hanno diverse capacità. Ad esempio, il ceppo derivato dalla barbabietola non era in grado di crescere a temperature molto elevate e non produceva gas dagli zuccheri, mentre i ceppi derivati dalle bevande a base di cereali potevano fare entrambe le cose.

Il passo successivo fu vedere se questi batteri potessero sopravvivere al viaggio attraverso lo stomaco e l'intestino umano, che è il primo test per ogni potenziale probiotico. I ricercatori simularmente l'ambiente ostile dello stomaco esponendo i batteri a un liquido altamente acido con un pH di 2,0, simile al succo gastrico forte. Trovarono che tutti i batteri faticavano, ma il ceppo derivato dalla barbabietola era il sopravvissuto più resistente. Dopo tre ore in questo bagno acido, presentava ancora una popolazione sana di cellule vive, mentre i ceppi del kvass di avena e monastico vedevano diminuire significativamente i propri numeri. I ricercatori testarono poi la loro capacità di sopravvivere in presenza di sali biliari, un fluido digestivo che scompone i grassi e può essere tossico per molti batteri. Ancora una volta, il ceppo derivato dalla barbabietola mostrò la maggiore resilienza, sebbene tutti e tre i tipi riuscissero a rimanere in vita. Testarono anche come i batteri gestivano l'etanolo, l'alcol presente nelle bevande fermentate. Sebbene alte concentrazioni di alcol rallentassero la crescita di tutti i batteri, il ceppo della barbabietola resisteva meglio degli altri, suggerendo che sia ben adattato all'ambiente delle bevande fermentate.

Oltre alla sopravvivenza, i ricercatori volevano sapere se questi batteri potessero proteggere attivamente il corpo combattendo gli invasori nocivi. Posero i batteri benefici accanto a diversi patogeni noti, tra cui Staphylococcus aureus, una causa comune di infezioni della pelle e delle ferite, e Pseudomonas aeruginosa, un batterio spesso presente in ambito ospedaliero. I risultati mostrarono che i batteri erano effettivamente capaci di difesa. Il ceppo della barbabietola era particolarmente efficace, creando una zona chiara intorno a sé dove lo Staphylococcus nocivo non poteva crescere, con un diametro di poco superiore a dieci millimetri. Anche gli altri ceppi mostrarono una certa capacità di inibire i batteri nocivi, sebbene i loro effetti fossero meno pronunciati. Interessantemente, nessuno dei batteri mostrò alcuna capacità di scomporre proteine o amidi, né possedeva la capacità di scomporre i sali biliari, un tratto talvolta usato per abbassare il colesterolo. Questa mancanza di certe attività enzimatiche suggerisce che siano specializzati per altri ruoli.

Infine, il team controllò la sicurezza di questi batteri testando la loro reazione ai comuni antibiotici. Un probiotico sicuro non dovrebbe trasportare la resistenza agli antibiotici che i medici usano per trattare infezioni gravi, poiché ciò potrebbe potenzialmente trasmettere tale resistenza ai batteri nocivi nell'intestino. Lo studio ha scoperto che i batteri erano naturalmente resistenti ad alcuni tipi specifici di antibiotici, come la penicillina e la vancomicina, il che è una caratteristica normale per questa famiglia di batteri a causa della loro struttura cellulare. Tuttavia, rimanevano sensibili alla maggior parte degli altri antibiotici, inclusi quelli usati per trattare una vasta gamma di infezioni. Questo profilo suggerisce che siano sicuri per l'uso alimentare. I ricercatori osservarono anche come i batteri si comportavano quando venivano lasciati a sedimentare in un liquido; si raggruppavano, un processo chiamato autoaggregazione. Questa capacità di attaccarsi a se stessi è spesso un segno che possono anche attaccarsi alle pareti dell'intestino umano, un passo chiave per stabilire una presenza sana nell'intestino. Il ceppo del kvass monastico mostrava la più forte tendenza all'aggregazione.

Lo studio conclude che queste bevande tradizionali a base vegetale sono una ricca fonte di batteri benefici e resistenti. Sebbene il ceppo della barbabietola sia emerso come il sopravvissuto più robusto contro l'acido e l'alcol, tutti i ceppi mostrano promesse per un uso futuro in alimenti funzionali. Possono sopravvivere nel tratto digestivo, combattere i germi nocivi e attaccarsi efficacemente tra loro. I ricercatori suggeriscono che questi batteri naturalmente presenti, adattati nel tempo ai loro specifici ambienti vegetali, potrebbero essere strumenti preziosi per sviluppare nuovi alimenti che supportino la salute umana, colmando il divario tra le antiche tradizioni della fermentazione e la moderna scienza della nutrizione.