HAPANMAITOTUOTTEIDEN VAIKUTUS SUOLISTOMIKROBISTOON

HAPANMAITOTUOTTEIDEN VAIKUTUS SUOLISTOMIKROBISTOON Kovanen Katariina Kandidaatin tutkielma Ravitsemustiede Lääketieteen laitos Terveystieteiden tiedekunta Itä-Suomen yliopisto Maaliskuu 2018

Itä-Suomen yliopisto, Terveystieteiden tiedekunta Kansanterveystieteen ja kliinisen ravitsemustieteen yksikkö Ravitsemustiede KOVANEN KATARIINA E. A.: Hapanmaitotuotteiden vaikutus suolistomikrobistoon Kandidaatin tutkielma, 34 sivua, 1 liite (5 sivua) Ohjaaja: FT Anna Kårlund Maaliskuu 2018 Avainsanat: suolisto, mikrobifloora, hapattaminen, fermentointi, hapanmaitovalmisteet HAPANMAITOTUOTTEIDEN VAIKUTUS SUOLISTOMIKROBISTOON Ihmisen suolistomikrobistolla on havaittu olevan suuri vaikutus ihmisen terveyteen, sillä se vaikuttaa immuunipuolustukseen, metaboliaan ja jopa ihmisen käytökseen. Ruokavaliolla on havaittu olevan suurin vaikutus mikrobiston koostumukseen. Kohdennetulla ravitsemuksella voidaan parantaa ihmisen terveyttä tai helpottaa sairautta, kun ymmärretään mikrobiston koostumuksen vaikutus terveyteen ja sairauksiin. Hapanmaitotuotteita käytetään Suomessa runsaasti. Tämän takia niillä on suuri vaikutus suomalaisten terveyteen. Hapattaminen parantaa ruoan säilyvyyttä, ravitsemuksellista laatua ja aistinvaraisia ominaisuuksia. Kirjallisuuskatsauksen tavoitteena oli selvittää eri hapanmaitotuotteiden vaikutuksia ihmisen suolistomikrobistoon. Kirjallisuuskatsauksen aineistona käytettiin ainoastaan ihmisillä toteutettuja tutkimuksia. Tutkielman perusteella hapanmaitotuotteilla voidaan vaikuttaa suolistomikrobistoon. Niiden nauttiminen näyttää edistävän terveyttä, minkä takia niitä kannattaa nauttia osana monipuolista ja terveellistä ruokavaliota. Eri hapanmaitotuotteilla on toisistaan poikkeava vaikutus suolistomikrobistoon. Vaikutus näyttäisi olevan riippuvainen tuotteen hapattamiseen käytetyistä mikro-organismeista. Hapattamisessa käytetty mikro-organismi näyttää selkeästi lisääntyvän suolistossa. Muutos suolistomikrobistossa ei kuitenkaan ole pysyvä, sillä hapattamisessa käytetyt mikro-organismit eivät vaikuta kolonisoituvan suolistoon. Parhaimmat terveyshyödyt saa, kun hapanmaitotuotteita nauttii säännöllisesti. Hapanmaitotuotteita nauttiessa pitäisi kuitenkin huolehtia, että ne ovat vähärasvaisia tai rasvattomia, sillä rasvaisemmat maitotuotteet sisältävät paljon tyydyttynyttä rasvaa. Hapanmaitotuotteiden nauttiminen lisää suolistomikrobiston toimintaa ylläpitävien lajien määrää ja vähentää patogeenisiä mikro-organismeja. Hapanmaitotuotteista saatavat terveyshyödyt saattavat olla paremmat silloin, kun tuotteen hapattamiseen on käytetty mikro-organismien yhdistelmää. Hapanmaitotuotteiden vaikutusta ihmisen suolistomikrobistoon on kuitenkin tutkittu suhteellisen vähän, joten tarvitaan lisää tutkimusta asian selvittämiseksi. Erityisesti tutkimuksia kefiirin ja juustojen vaikutuksista suolistomikrobistoon tarvitaan lisää, sillä niiden vaikutusta ihmisen suolistomikrobistoon on tutkittu hyvin vähän.

LYHENNELUETTELO IBD IBS CLA LAB SCFA tulehdukselliset suolistosairaudet (inflammatory bowel disease) ärtyvän suolen oireyhtymä (irritable bowel syndrome) konjugoitunut linolihappo (conjugated linoleic acid) maitohappobakteeri (lactic acid bacteria) lyhytketjuiset rasvahapot (short chain fatty acids)

SISÄLTÖ 1. JOHDANTO... 5 2. SUOLISTOMIKROBISTO... 6 2.1 Suolistomikrobiston tehtävät... 6 2.2 Ruokavalion vaikutus suolistomikrobistoon... 8 3. RUOAN HAPATTAMINEN... 9 3.1 Hapattamisen hyödyt... 11 3.2 Hapanmaitotuotteet... 12 4. HAPANMAITOTUOTTEIDEN VAIKUTUS SUOLISTOMIKROBISTOON... 12 4.1 Jogurtti... 13 4.2 Hapatettu maito... 15 4.3 Juusto... 17 4.4 Kefiiri... 17 5. POHDINTA... 19 6. JOHTOPÄÄTÖKSET... 21 LÄHTEET... 23 LIITE 1. Hapanmaitotuotteiden vaikutusta suolistomikrobistoon käsitteleviä tutkimuksia vuosilta 2002-2017.... 30

5 1. JOHDANTO Ihmisen keho sisältää suuren määrän mikrobeja, joista suurin osa on suolistossa, erityisesti paksusuolessa. Ihmiskehon mikrobeilla on yli 3,3 miljoonaa geeniä ja ne vastaavat monista ihmisen terveyteen vaikuttavista entsymaattisista toiminnoista, jotka välittyvät molekyyliviestien ja metaboliittien kautta (Ceapa ym. 2013). Ravinnolla pystytään vaikuttamaan suolistomikrobiston koostumukseen sekä toimintaan ja tätä kautta ihmisen terveyteen. Ihmisen suolistomikrobisto on yhteydessä erityisesti immuunipuolustukseen liittyviin sairauksiin, kuten allergioihin ja tulehduksellisiin suolistosairauksiin, mutta myös aineenvaihdunnallisiin ja rappeuttaviin sairauksiin. Tiettyjen mikrobilajien on havaittu olevan mukana sairauksien etiologiassa. Lisäksi mikrobiston vähentyneen monimuotoisuuden on havaittu olevan yleistä muun muassa lihavilla ja tulehduksellista suolistosairautta sairastavilla verrattuna terveisiin kontrolleihin. Kohdennetulla ravitsemuksella voidaan parantaa ihmisen terveyttä tai helpottaa sairautta, kun ymmärretään mikrobiston koostumuksen vaikutus terveyteen ja sairauksiin. Ihmiset ovat kuluttaneet erilaisia hapanmaitotuotteita jo tuhansia vuosia sitten (Hutkins 2008). Hapanmaitotuotteita käytetään nykypäivänäkin Suomessa runsaasti. Tämän takia niillä on suuri vaikutus suomalaisten terveyteen. Hapatetut ruoat ja juomat olivat ihmisten ensimmäisiä prosessoituja elintarvikkeita (Marco ym. 2017). Hapattamista eli fermentaatiota on käytetty myös muiden kuin maitotuotteiden prosessoinnissa, sillä se on ollut tapa parantaa ruoan säilyvyyttä. Hapattamisella voidaan myös parantaa ruoan ravitsemuksellista laatua ja aistinvaraisia ominaisuuksia. Hapattamista hyödynnetään sekä eläin- että kasvipohjaisten elintarvikkeiden prosessoinnissa. Erilaiset allergiat ja astma ovat lisääntyneet lapsilla viimeisten viidenkymmenen vuoden aikana (Smits ym. 2016). Syyksi tälle on esitetty ympäristön mikrobiston muutosta: kaupungistumisen myötä lapsi ei altistu mikrobeille yhtä monipuolisesti ja runsaasti. Suolistomikrobiston kehittyminen jää riittämättömäksi ilman riittävää altistusta ympäristön mikrobeille (Haahtela ym. 2015). Tämä johtaa suolistomikrobiston dysbioosiin eli suolistomikrobiston epänormaaliin koostumukseen, haitallisiin inflammaatiovasteisiin ja lopulta erilaisiin sairauksiin, kuten astmaan (Alonso ja Guarner 2013). Ihmisen juoma, syömä, hengittämä ja koskettama mikrobialtistus muokkaa suolistomikrobistoa ja pitää immuunipuolustuksen kunnossa. On tärkeää tutkia, millainen vaikutus suuresti kulutetuilla hapatetuilla maitotuotteilla on suolistomikrobistoon ja sitä kautta mahdollinen vaikutus terveyteen.

6 Tämän kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on selvittää eri hapanmaitotuotteiden vaikutuksia suolistomikrobistoon. Johdannon jälkeisessä kappaleessa käydään läpi suolistomikrobiston koostumus, sen tehtävät elimistössä ja ruokavalion vaikutus siihen. Kolmannessa kappaleessa tarkastellaan ruoan hapattamisprosessia, eri hapattamistapoja, hapattamisessa käytettyjä mikroorganismeja, hapattamisen hyödyt ja erilaisia Suomessa myytäviä hapanmaitotuotteita. Neljänteen kappaleeseen on koottu hapanmaitotuotteiden vaikutusta suolistomikrobistoon käsitteleviä tutkimuksia. Kirjallisuuskatsauksen päättää pohdinta ja johtopäätökset. 2. SUOLISTOMIKROBISTO Suolistomikrobistolla on havaittu olevan suuri vaikutus ihmisen terveyteen, sillä se vaikuttaa immuunipuolustukseen, metaboliaan ja jopa ihmisen käytökseen (Neuman ja Koren 2016). Sen koostumus vaihtelee riippuen ihmisen iästä, ruokavaliosta, maantieteellisestä sijainnista, liikunnasta, antibioottien käytöstä, sairauksista ja sairauden tilasta. Ihmisen suolistomikrobiston määrän on arvioitu koostuvan jopa 10 14 solusta (Kirjavainen ym. 2012). Mikrobisoluja on kymmenkertaisesti enemmän kuin elimistön omia soluja. Niistä 99 % sijaitsee paksusuolessa. Suoliston mikrobisto koostuu mikro-organismeista, kuten bakteereista, arkeista, viruksista ja sienistä sekä niiden geneettisestä informaatiosta (Neuman ja Koren 2016). Mikrobisto kehittyy ja muuttuu ensimmäisten kolmen elinvuoden aikana melko pysyväksi ja samantapaiseksi kuin aikuisen mikrobisto (Koenig ym. 2011). Suurin osa aikuisen mikrobistosta koostuu Firmicutes- ja Bacteroidetes-pääjaksojen mikrobeista (Kirjavainen ym. 2012). Firmicutes-pääjaksoon kuuluvat muun muassa klostridit, laktobasillit, ruminokokit, eubakteerit ja monet muut grampositiiviset kokit. Bacteroidetes-pääjaksoon kuuluu bakteroideslajit. Mikrobiston koostumus vaihtelee eri ruoansulatuskanavan osissa. Suussa ja ruokatorvessa vallitsevina mikrobeina ovat streptokokit. Mahalaukussa kolonisoi Helicobacter pylori. Ohutsuolessa vallitsevina lajeina on laktobasillit, enterokokit ja enterobakteerit. Paksusuoleen siirryttäessä mikrobit monipuolistuvat ja määrä suurenee. Siellä vallitsevina lajeina ovat Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Clostridium ja grampositiiviset kokit. 2.1 Suolistomikrobiston tehtävät Suolistomikrobisto muodostaa oman elävän kokonaisuutensa ihmiselimistössä (Jandhyala ym. 2015). Sillä on laaja aineenvaihdunnallinen kyky ja suuri toiminnallinen muovautuvuus. Suolistomikrobistolla on iso rooli elimistön homeostaasin säätelyssä (Zhu ym. 2017).

7 Suolistomikrobisto osallistuu ruoan monimutkaisten polysakkaridien hajotukseen, suoliston liikkeisiin, suoliston suojaukseen ja rasvan jakautumiseen. Se voi vaikuttaa immuunipuolustukseen suolistoon liittyvän imukudoksen kehittymisen kautta ja estämällä patogeenien kolonisoitumisen. Suolistomikrobiston bakteerit, kuten Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium, Fecalibacterium ja Enterobacteria osallistuvat muun muassa sulamattomien oligosakkaridien fermentaatioon tuottaen lyhyitä rasvahappoja, kuten butyraattia, propionaattia ja asetaattia (Jandhyala ym. 2015). Nämä lyhyet rasvahapot toimivat energianlähteenä ihmiselle. Bacteroides thetaiotaomicron lisää rasvojen hydrolyysin tehokkuutta säätelemällä rasvojen ruoansulatukseen tarvittavaa kolipaasin ilmentymistä. Tietyillä mikrobeilla, erityisesti laktobasilleilla on kyky hydrolysoida sappisuolaa (Ramakrishna 2013). Tämä johtaa lisääntyneeseen sappisuolojen menetykseen ulosteessa ja sitä kautta seerumin kolesterolin vähenemiseen, sillä sitä käytetään sappihapposynteesiin. Suolistomikrobisto osallistuu myös proteiinien aineenvaihduntaan mikrobiaalisten proteinaasien ja peptidaasien kautta, jotka toimivat samanaikaisesti ihmisten proteinaasien kanssa (Jandhyala ym. 2015). Esimerkiksi bakteriaalinen entsyymi histamiini dekarboksylaasi, jota koodaa bakteriaalinen hdca-geenit, muuttaa L-histidiinin histamiiniksi. Suolistomikrobisto syntetisoi K-vitamiinia ja joitakin B-vitamiinin komponentteja (Jandhyala ym. 2015). Bacteroides-suvun bakteerit syntetisoivat konjugoitunutta linolihappoa (conjugated linoleic acid, CLA), jonka tiedetään olevan muun muassa antiaterogeeninen ja antidiabeettinen. Lisäksi sillä on vaikutuksia immuunipuolustuksen säätelyssä. Suolistomikrobisto osallistuu myös ravinnon lukuisten polyfenolien hajottamiseen. Mikrobisto poistaa niistä sokeriosan tehden polyfenoleista aktiivisia yhdisteitä. Näiden lisäksi suolistomikrobisto osallistuu ksenobioottien eli vierasaineiden ja lääkkeiden aineenvaihduntaan. Suolisto ja aivot muodostavat suolisto-aivot -akselin vagus-hermon, umpieritteisen järjestelmän, immuunijärjestelmän viestinnän kautta ja lisäksi mikro-organismit vaikuttavat aineenvaihdunnallisten prosessien kautta (Zhu ym. 2017). Muutokset mikrobiston koostumuksessa tai mikro-organismien määrässä voivat vaikuttaa sekä enteeriseen hermostoon että keskushermostoon, osoittaen suolisto-mikrobisto-aivot -akselin olemassaolon. Suolistomikrobiston on havaittu olevan yhteydessä monien keskushermostotautien kanssa, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin taudin, skitsofrenian sekä MS-taudin kanssa. Suolistomikrobisto-aivot -akselin häiriöiden on havaittu olevan yhteydessä masennukseen,

8 ahdistukseen ja ärtyneen suolen oireyhtymään (irritable bowel syndrome, IBS). Kyseisten tautien lisäksi suolisto-mikrobisto-aivot -akselin on havaittu vaikuttavan hiirillä muun muassa käytökseen isoaivojen otsalohkon aivokuoren myelinisaation kautta (Ntranos ja Casaccia 2018). 2.2 Ruokavalion vaikutus suolistomikrobistoon Ruokavaliolla on havaittu olevan suurin vaikutus mikrobiston koostumukseen (Neuman ja Koren 2016). Ruokavalion ja mikrobiston yhteyttä kuitenkin sekoittaa ihmisen genotyyppi ja ympäristön vaikutus (Xu ja Knight 2015). Mikrobistoon voidaan vaikuttaa sekä lyhyt- että pitkäaikaisella ruokavaliolla (Wu ym. 2011). Pitkäaikainen ruokavalio on kuitenkin ympäristöstä ja ihmisen genotyypistä huolimatta suolistomikrobiston ensisijainen määrittäjä (Xu ja Knight 2015). Ruokavalion vaikutus mikrobiston koostumukseen on havaittavissa jo 24 tunnin jälkeen, mutta muutos on pieni eikä suoliston vallitseva mikrobistokoostumus eli enterotyyppi muutu toiseksi (Wu ym. 2011). Runsaasti proteiinia, erityisesti eläinproteiinia, ja rasvaa sisältävä ruokavalio on yhteydessä Bacteroides-bakteereihin suolistossa, kun taas paljon kuitua ja hiilihydraatteja sisältävä ruokavalio on yhteydessä Prevotella-bakteerehin (Wu ym. 2011). Länsimaalainen ruokavalio sisältää runsaasti proteiinia ja rasvaa, joten se onkin ajateltu olevan yhteydessä Bacteroidesbakteereihin ja maatalousyhteiskuntien Prevotella-bakteereihin, sillä maatalousyhteiskuntien ruokavalio sisältää runsaasti hiilihydraattia ja kuitua. Eläinperäisen ravinnon syöminen lisää sappinestettä sietävien mikro-organismien Alistipes, Bilophila ja Bacteroides määrää ja vähentää kasvien polysakkaridien metaboloivaa Firmicutes-organismien Roseburia, Eubacterium ja Ruminococcus bromii määrää (Corinne ym. 2014). Ero kuvastaa hiilihydraattien ja proteiinien fermentaatioon tarvittavien mikro-organismien laatua ja määrää. Ley ym. (2006) havaitsivat, että Bacteroidetes- ja Firmicutes-kantojen suhde suureni matalan energian ruokavalioissa, joissa rajoitettiin joko rasvan tai hiilihydraattien saantia vuoden ajan. Muutos oli suurempi enemmän laihtuneilla; heillä Bacteroidetes-bakteerien määrä kasvoi ja Firmicutes-bakteerien väheni. Suolistomikrobisto pystyy muuntautumaan vaihtuvaan ruokavalioon hyvin nopeasti (Corinne ym. 2014). Runsaasti eläinperäistä ravintoa syövillä muutos suolistomikrobiston koostumuksessa on havaittavissa nopeammin. Se kuvastaa ihmisen evoluution historiaa, kun eläinperäistä ruokaa oli saatavilla satunnaisesti ja kasviperäistä helposti. Lisäksi eläinperäinen

9 ravinto muuttaa suolistomikrobistoa enemmän kuin kasviperäinen. On havaittu, että 22 bakteeriryhmän määrä muuttui merkitsevästi eläinperäistä ruokavaliota nautittaessa ja vain kolmen bakteeriryhmän määrä muuttui merkitsevästi kasviperäistä ravintoa nautittaessa. 3. RUOAN HAPATTAMINEN Ruoan hapattamisessa elintarvikkeen sokereita muutetaan toisiksi aineiksi, esimerkiksi alkoholiksi, samalla kun tuotetaan energiaa mikro-organismille tai solulle (Chilton ym. 2015). Hapattaminen voi tapahtua anaerobisissa tai aerobisissa olosuhteissa. Maitohappobakteerit ja etanolia tuottavat hiivat ovat yleisimpiä hapattamisessa käytettyjä mikro-organismeja (Hutkins 2008). Hapattamisessa voidaan käyttää monia muitakin mikro-organismeja. Elintarvikkeen hapattamiseen käytetään useimmiten enemmän kuin yhtä mikro-organismia tai organismiryhmää. Bakteereilla, erityisesti maitohappobakteereilla, hapattaminen tuottaa pyruvaatista maitohappoa ja hiivoilla etanolia ja hiilidioksidia (Chilton ym. 2015). Hapatetuille tuotteille saadaan erilaisia makuja ja rakenteita käyttämällä eri mikro-organismeja. Yleisiä maitohappobakteereja ovat esimerkiksi Lactobacillus-, Enterococcus-, Streptococcus-, Lactococcus- ja Bifidobacterium-bakteerit (Masood ym. 2011). Yleinen käytetty hiiva on esimerkiksi Saccharomyces cerevisiae (Chilton ym. 2015). Mikro-organismien kasvua säädellään hapattamisen aikana lämpötilan, ph:n, sekoittamisen, jolla säädellään happipitoisuutta ja neutraloivan aineen avulla (Mäyrä-Mäkinen ja Bigret 1993). Mikrobeilla on optimaaliset kasvulämpötilat ja optimi-ph-olosuhteet (Hutkins 2008). Maitohappobakteerien kasvu laskee elintarvikkeen ph:ta, minkä takia ph:ta säädellään fermentaation aikana. Kuvassa 1 on esitetty katsaus hapattamisprosessiin: erilaisia hapattamistapoja, vaadittu ympäristö, prosessissa käytettyjä entsyymejä ja kemikaaleja, eri ominaisuudet, joihin hapattaminen vaikuttaa, aineet, joiden määrä vähenee sekä tuotteet ja eri bioaktiiviset yhdisteet, joita prosessissa syntyy. Hapatettuja elintarvikkeita voidaan valmistaa käyttämällä hapatetta, takaisinsiirrostuksella (back-slopping) tai antamalla elintarvikkeen happamoitua luonnollisesti sen sisältämillä mikroorganismeilla (Hutkins 2008, Marsh ym. 2014). Mikrobiston koostumus voi vaihdella riippuen elintarvikkeen esimerkiksi maidon lähteestä, sen prosessoinnista, hapatteesta, luonnollisten mikrobien läsnäolosta, lämpötilasta, hygieniasta, fermentaatioon käytetyistä säilytysastioista ja fermentaation pituudesta. Luonnollinen hapattaminen vaatii, että elintarvike sisältää sopivat mikro-organismit ja lisäksi kasvulle sopivat olosuhteet (Hutkins 2008). Luonnollisessa hapattamisessa on riskinsä, sillä tuote ei välttämättä täytä haluttuja laatuvaatimuksia tai ei ole

10 turvallinen. Sitä käytetään nykyään vielä muun muassa joidenkin makkaroiden ja viinin valmistuksessa. Takaisinsiirrostuksessa siirretään osa onnistunutta hapatettua tuotetta uuteen raaka-aineeseen hapattamisen aloittamiseksi. Takaisinsiirrostuksella valmistettuja elintarvikkeita ovat esimerkiksi olut, jotkut juustot, hapanmaitotuotteet ja hapanleipä. Hapatteen avulla valmistetun elintarvikkeen voi olettaa olevan turvallinen sekä laadultaan hyvä. Siinä elintarvikkeeseen siirretään haluttu mikro-organismi, joka syrjäyttää muut ja tuottaa halutut muutokset. Hapatefermentaatiota käytetään elintarviketeollisuudessa, jotta saadaan tuotettua riittävä määrä hapatettuja elintarvikkeita. Muutamien yleisten maitotuotteiden hapattamistapa sekä prosessiin käytetty mikro-organismi on esitetty taulukossa 1. Kuva 1. Katsaus hapattamisprosessiin. Raaka-aineista hapatetaan spesifisissä olosuhteissa hapatettuja ruokia. Hapattamisprosessi tuottaa uusia, mahdollisesti terveyttä edistäviä komponentteja ja poistaa haitallisia aineita. (Muokattu Marco ym. 2017) Taulukko 1. Muutamien yleisten maitotuotteiden hapattamistapa sekä mikro-organismi, jolla hapattaminen suoritetaan. (Muokattu Assadi ym. 2000 1, Chilton ym. 2015 2, Marco ym. 2017 3 ) Elintarvike Hapattamistapa Mikro-organismi Jogurtti Hapate St. thermophilus, L. delbrueckii ssp. bulgaricus 3 Juusto, kermaviili Hapate, takaisinsiirrostus Lc. lactis, Leu. Mesenteroides 3 Ranskankerma L. cremoris, L. lactis 2 Kefiiri Hapate 1 S. cerevisiae, L. plantarum 2 Ruoan fermentoimisprosessit voidaan luokitella kahdella tapaa, joko hapattavien mikrobien pääasiallisten aineenvaihduntatuotteiden mukaan tai raaka-aineen mukaan (Marco ym. 2017). Aineenvaihduntatuotteiden perusteella luokittelu voidaan tehdä seuraavasti: alkoholi ja hiilidioksidi, joita tuottaa hiiva, etikkahappo, jota tuottaa Acetobacter, maitohappo, jota tuottaa

11 Leuconoctos-, Lactobacillus- ja Streptococcus-sukuun kuuluva maitohappobakteeri, propionihappo, jota tuottaa Propionibacterium freudenreichii sekä ammoniakki ja rasvahapot, joita tuottaa Bacillus ja homeet. Hapatettujen tuotteiden raaka-aineita ovat muun muassa maito, viljat, tärkkelyspitoiset juurekset, vihannekset, soijapavut ja muut pavut, liha, kala, viinirypäleet ja muut hedelmät. Hiivalla tai maitohappobakteerien avulla fermentoidaan raakaaineet, jotka sisältävät paljon monosakkarideja tai disakkarideja sekä jossain tapauksessa myös tärkkelystä. Hapattamisen jälkeen homeita ja Bacillusta käytetään tärkkelyksen muuttamiseen sokeriksi, proteolyysiin tai juustojen kypsyttämiseen. 3.1 Hapattamisen hyödyt Hapattaminen parantaa ruoan säilyvyyttä, ravitsemuksellista laatua ja aistinvaraisia ominaisuuksia (Marco ym. 2017). Fermentaatiossa on huomioitava, että pienetkin erot mikrobilajien monimuotoisuudessa ja määrässä voivat johtaa eroihin laadussa, aistinvaraisissa ominaisuuksissa tai johtaa eri tuotteeseen (Marco ym. 2017). Ravitsemuksellisen laadun paraneminen hapattamisen avulla ilmenee muun muassa makro- ja mikroravinteiden parantuneessa imeytymisessä. Maitohappobakteerien käytön on havaittu parantavan proteiinien sulavuutta sekä lisäävän mineraalien ja muiden hivenaineiden biosaatavuutta (Taylor ja Taylor 2002, Peyer ym. 2016). Hapattamisen on havaittu parantavan raudan liukoisuutta (Greffeuille ym. 2011). Maitohappobakteereilla fermentoidun kaurapohjaisen juoman fenolien ja beetaglukaanien määrän havaittiin nousevan hapattamisen jälkeen Nionellin ym. (2014) tutkimuksessa. Samassa tutkimuksessa havaittiin myös liukenevan ja liukenemattoman kuidun suhteen muuttuvan: liukenevan kuidun määrä kasvoi ja liukenemattoman väheni. Maitohappobakteerien kyky parantaa elintarvikkeen säilyvyyttä perustuu niiden maitohapon, vetyperoksidin ja antibioottien muodostukseen (Oyewole 1997). Maitohappobakteerit muodostavat maitohappoa, mikä laskee elintarvikkeen ph:ta. Monien pilaajamikrobien kasvu vähenee madaltuneessa ph:ssa. Hapattamisen vaikutus aistinvaraisiin ominaisuuksiin on havaittavissa parantuneessa maussa, rakenteessa ja tuoksussa (Blandino ym. 2003). Joitakin maitohappobakteereja käyttämällä saadaan nestemäisestä tuotteesta kiinteämpi, sillä ne tuottavat eksopolysakkarideja ja siten lisäävät raaka-aineeseen viskositeettia (Peyer ym. 2016). Hapattamisen vaikutus parantuneisiin

aistinvaraisiin ominaisuuksiin on havaittu muun muassa Saljooghin ym. (2017) tutkimuksessa, jossa kamelin maidon hapattaminen paransi sen makua, väriä, hajua ja suutuntumaa. 12 3.2 Hapanmaitotuotteet Maitotuotteet ovat hyvä proteiinin, kalsiumin, jodin ja monien vitamiinien, kuten D-vitamiinin lähde (Valtion ravitsemusneuvottelukunta 2014). Maitotuotteista nestemäisiä maitovalmisteita suositellaan nautittavan päivittäin 5-6 dl ja juustoa 2-3 viipaletta. Maitotuotteista olisi kuitenkin hyvä valita rasvattomat ja vähärasvaiset vaihtoehdot, sillä rasvaisemmat maitotuotteet sisältävät paljon tyydyttynyttä rasvaa. Hapatettuja maitotuotteita ovat esimerkiksi kirnupiimä, asidofiluspiimä, jogurtti ja kermaviili (Shiby ja Mishra 2013). Erilaisia lehmän maidosta valmistettuja ympäri maailman suosittuja hapanmaitojuomia ovat muun muassa Amasi, Aryan, Kefir, Kivuguto ja Kumis (Marsh ym. 2014). Näistä tuotteista Kefiriä myydään myös Suomessa. Se valmistetaan hapattamalla maitoa, kefiiri-rakeella, joka sisältää eri maitohappobakteeri- ja hiiva-lajeja (Marsh ym. 2013, Bourrie ym. 2016). Hapanmaitovalmisteiden kulutus Suomessa oli vuonna 2015 noin 34 kg/hlö (Luonnonvarakeskus Luke 2017). Suomalaiset kuluttavat hapanmaitotuotteista eniten jogurtteja. Piimän kulutus on puolet jogurtin kulutuksesta ja viilin hyvin pieni osa. Yksi hapanmaitotuotteiden etu muihin maitotuotteisiin verrattuna on niiden pienempi laktoosipitoisuus. Ne voivatkin olla sopivia laktoosi-intoleranssista kärsiville. Lactobacillus delbrueckii alalaji bulgaricus- ja Streptococcus thermophilus -bakteereja sisältävät jogurtit ovatkin ainoa elintarvike, jolle EFSA on hyväksynyt terveysväittämän (European Food Safety Authority EFSA 2010). EFSA on antanut lausunnon elävää viljelmää sisältävät jogurtit parantavat laktoosin imeytymistä laktoosi-intolerantikoilla. Lisäksi maito sisältää CLA:ta, jota linoleaatti-isomeraasia sisältävä maitohappobakteeri voi rikastuttaa (Marco ym. 2017). CLA:lla on havaittu kokeellisissa tutkimuksissa syövältä suojaavia vaikutuksia (Aro 2012). 4. HAPANMAITOTUOTTEIDEN VAIKUTUS SUOLISTOMIKROBISTOON Hapanmaitotuotteiden mukana kulkeutuvat mikro-organismit eivät välttämättä kolonisoidu suolistoon, kuten havaittiin Bouhnik ym. (1992) tutkimuksessa, jossa tutkittavat nauttivat eksogeenisellä bifidobakteerilla hapatettua maitoa. Kyseinen bakteeri havaittiin tutkittavien ulosteesta nauttimisen jälkeen. Havaitseminen kuitenkin loppui, kun hapatetun maidon

13 nauttiminen loppui. Tutkimus osoitti, että kyseinen bakteeri ei kyennyt kolonisoitumaan suolistoon. Terveysvaikutusten aikaansaamiseksi mikro-organismien kolonisoituminen ei kuitenkaan ole välttämättömyys (Bezkorovainy 2001). Ne voivat tuottaa terveysvaikutuksia, jos ne selviävät elinkykyisinä ruoansulatuskanavan läpi. Taulukossa 2 on esitetty hapanmaitotuotteiden vaikutus suolistomikrobistoon ja muita niiden nauttimisen aiheuttamia mahdollisia muutoksia. Liitteeseen 1 on kerätty hapanmaitotuotteiden vaikutusta suolistomikrobistoon käsitteleviä tutkimuksia vuosilta 2002-2017. 4.1 Jogurtti Canzi ym. (2002) havaitsivat jogurtin nauttimisen vähentävän merkitsevästi klostridiabakteerien määrää vanhuksilla. Bifidobakteerien, enterokokkien, enterobakteerien, laktobasillien ja koliformien määrässä ei havaittu tapahtuvan merkitsevää muutosta. Jogurtin nauttimisen ei havaittu myöskään vaikuttavan ulosteen vesipitoisuuteen, ph:een, sappihappojen määrään tai ulosteen veden sytolyyttiseen aktiivisuuteen. Olivares ym. (2006) tutkivat tavanomaisen jogurtin ja probioottisilla bakteereilla hapatetun jogurtin vaikutusta suolistoon. Tavanomainen jogurtti oli hapatettu S. thermophilus- ja L. bulgaricus -bakteereilla. Probioottinen jogurtti S. thermophilus-, Lactobacillus coryniformis CECT5711- ja Lactobacillus gasseri CECT571 -bakteereilla. He havaitsivat, että probioottisilla bakteereilla hapatetun jogurtin nauttiminen lisäsi maitohappobakteereja (lactic acid bacteria, LAB) muita bakteereja enemmän. Lisäksi lyhytketjuisten rasvahappojen tuotto oli suurempaa. Ulostaminen oli tiheämpää probioottista jogurttia nauttineilla. He havaitsivat myös, että ulosteen tilavuus ja vesimäärä olivat suuremmat. Sekä probioottista että tavanomaista jogurttia nauttineilla oli hyvin vähän maha-suolikanavan vaivoja. Tutkittavien mielestä jogurtin nauttimisella oli ollut positiivinen vaikutus suoliston tilaan. Alvaron ym. (2007) tutkimuksessa havaittiin patogeenisiä bakteereja sisältävän Enterobacteriaceae-lajin olevan harvinaisempi jogurttia syövillä verrattuna heihin, jotka eivät syöneet jogurttia. Samassa tutkimuksessa bifidobakteerien havaittiin olevan yhteydessä hapanmaitotuotteiden kulutukseen. L. delbrueckii alalaji bulgaricus havaittiin 73 prosentilta jogurttia syövien ulostenäytteestä, kun ei-jogurttia syöviltä se havaittiin 28 prosentilta. Myös Lactobacillus casei oli yleisempi jogurttia syövillä kuin ei-jogurttia syövillä. Jogurtin kulutuksen on havaittu olevan yhteydessä β-galaktosidaasin aktiivisuuteen.

14 Jogurtti, joka sisälsi laktobasilleja ja bifidobakteereja, havaittiin Zaninin ym. (2007) tutkimuksessa lisäävän LAB määrää enemmän verrattuna jogurttiin, joka sisälsi vain laktobasilleja. LAB määrä lisääntyi aikuisilla jogurtin nauttimisen jatkuessa. Sen sijaan lapsilla bakteerien määrä lisääntyi ensimmäiset kaksi viikkoa ja sen jälkeen väheni, vaikka jogurtin nauttiminen jatkui. Bifidobakteereja sisältänyt jogurtti lisäsi merkitsevästi bifidobakteerien määrää aikuisilla. Kyseisten bakteerien määrä pysyi korkeammalla jogurtin nauttimisen lopettamisen jälkeen kuin ennen sen nauttimista. Lapsilla bifidobakteerien määrä lisääntyi saman jogurtin nauttimisen jälkeen maksimiin kaksi viikkoa jogurtin nauttimisen aloittamisesta ja vähitellen laski alkuperäiseen arvoon. Lisäksi he havaitsivat, että L. casei -bakteeri selviytyi parhaiten ruoansulatuskanavan läpi. Monipuolisemmin bakteereja ja vain yhtä bakteeria sisältäneiden jogurttien vaikutukset immuunipuolustukseen olivat samanlaiset. Jogurttien nauttiminen stimuloi syljen IgA:n tuottoa terveillä lapsilla. Lisäksi lymfosyyttien reaktiivisuus Candida albicans -hiivan antigeeneihin lisääntyi aikuisilla. Myös luonnollisten tappajasolujen aktiivisuus lisääntyi. Jogurtin syömisen on havaittu lisäävän terveillä LAB-ryhmän bakteereja ja Clostridium perfringens -bakteerin määrää suolistossa sekä vähentävän Bacteroides-bakteerin määrää (García-Albiach ym. 2008). Tuoreen jogurtin syöminen lisäsi LAB-ryhmän bakteerien määrää enemmän verrattuna pastöroidun jogurtin syömiseen. García-Albiachin ym. (2008) tutkimuksessa muutosten havaittiin olevan suurempia, jos lähtötilanteessa mikrobien määrä oli pienempi ja pienempiä jos mikrobien määrä oli suurempi. Jogurtin nauttimisen havaittiin siis normalisoivan bakteerien määrää suolistossa. Uyenon ym. (2008) tutkimuksessa jogurtin syöminen muutti kahden pääryhmän, Bacteroides ja Prevotella, sekä Clostridium coccoides Eubacterium rectale, määrää bakteeripopulaatiotasolla tutkittavien henkilöiden ulosteessa. Muutos ei ollut riippuvainen eri jogurteista eli siitä mitä jogurtti sisälsi, esimerkiksi probioottisia laktobasilleja tai ei mitään probiootteja. Kolme viikkoa jogurtin nauttimisen lopettamisesta laktobasilleja ei enää havaittu. Yang ja Sheu (2012) tutkivat jogurtin vaikutusta lapsiin, joilla oli Helicobacter pylori -tartunta. He havaitsivat, että jogurtin nauttiminen vähensi H. pylori -bakteerin määrää. Sen nauttiminen myös paransi Bifidobacterium spp./e. coli suhdetta. Lisäksi se vähensi H. pylori -tartunnan saaneilla IL-6-tasoa. Myös seerumin IgA ja pepsinogeeni II tasot parantuivat.

15 Shadnoush ym. (2015) havaitsivat probioottisia bakteereja sisältävän jogurtin nauttimisen lisäävän Lactobacillus-, Bifidobacterium- ja Bacteroides-bakteerien määrää suolistossa tulehduksellisista suolistosairauksista kärsivillä (inflammatory bowel disease, IBD). Kyseisten bakteerien määrä lisääntyi myös probioottista jogurttia nauttineilla terveillä yksilöillä. Luomu jogurtin ja luomu maidon säännöllisen syömisen havaittiin olevan Jeroen van de Polin ym. (2017) tutkimuksessa positiivisesti yhteydessä metanogeenisen Methanobrevibacter smithii -arkin kolonisoitumiseen lasten suolistoon. Ero oli jopa nelinkertainen verrattuna lapsiin, jotka eivät syöneet niitä säännöllisesti. Tutkimuksessa ei kyetty selvittämään oliko pelkkä maito tai jogurtti vai molemmat yhteydessä M. smithii -arkin kolonisoitumiseen. Jogurtin maitohappobakteerien kyvystä säilyä elinkelpoisena ruoansulatuskanavan läpi on ristiriitaista näyttöä. Del Campon ym. (2005) saamien tulosten mukaan L. delbrueckii- ja S. thermophilus -bakteerit eivät säilyneet suolistossa elinkelpoisina paksusuoleen asti, sillä tutkimuksessa ei havaittu elinkykyisiä maitohappobakteereja tutkittavien ulosteesta. Tutkimuksessa. L. delbrueckii- ja/tai S. thermophilus -bakteerien DNA:ta havaittiin vain 10 % tutkittavien ulosteesta tuoreen jogurtin nauttimisen jälkeen. Mater ym. (2005) sen sijaan havaitsivat kyseisten bakteerien selviävän ruoansulatuskanavan läpi. S. thermophilus havaittiin elinkelpoisena 32/39 näytteestä ja L. delbrueckii elinkelpoisena 37/39 näytteestä. Elli ym. (2006) havaitsivat L. delbrueckii -bakteerin selviävän elinkelpoisena ruoansulatuskanavan läpi. S. thermophilus -bakteerin selviäminen ruoansulatuskanavan läpi havaittiin vain yhdellä tutkittavalla seitsemäntenä tutkimuspäivänä. Brigidi ym. (2003) sen sijaan havaitsivat S. thermophilus -bakteerin selviävän ruoansulatuskanavan läpi. S. thermophilus -bakteerin määrä alkoi kuitenkin laskea jogurtin nauttimisen lopettamisen jälkeen. Kyseistä bakteeria ei havaittu ulosteesta enää kuudentena päivänä jogurtin nauttimisen lopettamisesta. 4.2 Hapatettu maito Ishikawan ym. (2003) tutkimuksessa havattiin Bacteroides vulgatus -bakteerien sekä butyraatin määrän vähenevän ulosteessa bifidobakteereilla hapatetun maidon nauttimisen jälkeen henkilöillä, jotka kärsivät haavaisesta koliitista. Bifidobakteerilla hapatetun maidon nauttiminen lisäksi vähensi merkitsevästi haavaisen koliitin pahenemista tutkittavilla. Katon ym. (2004) tutkimuksessa bifidobakteerilla hapatetun maidon nauttimisen havaittiin lisäävän merkitsevästi Bifidobacterium breve- ja Bifidobacterium pseudocatenulatum -bakteerien määrää haavaisesta koliitista kärsivillä. Bacteroides fragilis -bakteerin määrä väheni.

Mikrobimuutosten lisäksi bifidobakteerilla hapatetun maidon nauttiminen lisäsi sen sijaan ulosteen butyraatin ja lyhytketjuisten rasvahappojen kokonaismäärää. 16 Rochetin ym. (2008) tutkimuksessa L. casei DN-114 001 -bakteeria sisältävän hapatetun maidon havaittiin lisäävän kyseisen bakteerin DNA:n määrää merkitsevästi ja väliaikaisesti sykkyräsuolessa sekä ulosteessa. Hapatetun maidon nauttiminen ei kuitenkaan muuttanut Clostridium coccoides-, Bacteroides-, Bifidobacterium-, Atopobium-, Lactobacilli- Enterococci-, Streptococci-Lactococci- ja Enterobacteria-bakteerien määrien suhteita. Suuri ja merkitsevä muutos Lactobacillus paracasei -ryhmän, johon kuuluu L. casei DN-114 001 kanta, bakteerien määrässä havaittiin sykkyräsuolessa jo kahden ja neljän tunnin jälkeen hapatetun maidon nauttimisesta. Kahdeksan tunnin jälkeen hapatetun maidon nauttimisesta L. paracasei -ryhmän määrä oli merkitsevästi laskenut sykkyräsuolessa. Ulosteessa L. paracasei -ryhmän bakteerien määrä oli merkitsevästi noussut neljän ja kahdeksan päivän jälkeen hapatetun maidon nauttimisesta. Kolmen päivän jälkeen hapatetun maidon nauttimisen lopettamisen jälkeen L. paracasei -bakteerien määrä ulosteessa alkoi laskea. Seitsemän päivän jälkeen lopettamisesta, bakteerien määrä oli melkein sama kuin oli ollut ennen tutkimuksen alussa. Colladon ym. (2006) tutkimuksessa havaittiin, että Bifidobacterium animalis alalaji DN- 173010 -bakteerilla hapatetun maidon nauttiminen lisäsi kyseisen bakteerin määrää merkitsevästi ulosteessa. Bakteeri kykeni selviämään elinkykyisenä suoliston läpi. Hapatetun maidon nauttimisen lopettamisen jälkeen, bakteerin määrä väheni merkitsevästi ulosteessa. Enterobacteraceae-bakteerin määrä kasvoi merkitsevästi lähtotilanteeseen verrattuna hapatetun maidon nauttimisen lopettamisen jälkeen Veiga ym. (2014) havaitsivat hapatetun maidon helpottavan ummetuspainotteisen ärtyneen suolen oireyhtymästä kärsivien oireita. Hapatetun maidon nauttiminen tehosti butyraatin ja muiden lyhytketjuisten rasvahappojen (short chain fatty acids, SCFA) tuottoa sekä vähensi patogeenisen Bilophila wadsworthian määrää. Samanaikaisesti IBS:n oireet paranivat, kuten vatsan turvotus helpottui ja ulosteen läpikulkuaika nopeutui. Hapatetun maidon nauttimisen havaittiin Unnon ym. (2015) tutkimuksessa lisäävän Bacteroidetes -pääjakson lajien, Bacteroidaceae ja Prevotellaceae, määrää. Kyseisten bakteerien määrä väheni hapatetun maidon nauttimisen lopettamisen jälkeen. Firmicutesbakteerien, erityisesti Rumonicoccaceae- ja Lachnospiraceae-bakteerien, määrä sen sijaan

laski, kun hapatettua maitoa nautittiin ja lisääntyi, kun sen nauttiminen lopetettiin. Mikrobisto pysyi hapatetun maidon nauttimisen aikana kuitenkin stabiilina. 17 Kato-Kataoka ym. (2016) havaitsivat, että probioottisella L. casei Shirota YIT 9029 -bakteerilla hapatettua maitoa nauttineilla oli monipuolisempi suolistomikrobisto ja vähemmän Bacteroidaceae-bakteereja kontrolliin verrattuna. Tutkimuksessa olleet tutkittavat olivat lääketieteen opiskelijoita, joilla oli tulossa valtakunnallinen koe. Hapatetun maidon nauttiminen vähensi maha-suolikanavan oireita, jotka olivat yhteydessä stressiin. L. casei -bakteerin määrä vähentyi kaksi viikkoa hapatetun maidon nauttimisen lopettamisen jälkeen. 4.3 Juusto Firmesse ym. (2007) havaitsivat, että camembertjuuston nauttiminen ei vaikuta suoliston vallitsevaan mikrobistokoostumukseen, Bacteroides-, Clostridium leptum- ja C. coccoides - bakteereihin eikä kokonaisbakteerimäärään. Myös Escherichia coli -bakteerin määrä pysyi vakaana. Camembertjuuston nauttiminen sen sijaan lisäsi Enterococcus faecalis -bakteerin määrää merkitsevästi ja Enterococcus faecium -bakteerin määrän havaittiin lisääntyvän juuston nauttimisen johdosta, mutta ei kuitenkaan merkitsevästi, vaikka camembertjuusto ei sisällä Enterococcus-bakteereja (Lay ym. 2004). 4.4 Kefiiri St-Ongen ym. (2002) tutkimuksessa havaittiin bakteerien määrän lisääntyvän ulosteessa suurimmalla osalla tutkittavista. Kyseisessä tutkimuksessa tutkittiin kefiirin vaikutus kokonaiskolesteroliin, HDL-kolesteroliin, LDL-kolesteroliin ja niiden suhteisiin sekä veren triglyseridiin. Kefiirillä ei ollut vaikutusta kyseisiin arvoihin. Kefiirin nauttiminen sen sijaan lisäsi isovaleriaana-, isovoi- ja propionihapon sekä lyhytketjuisten rasvahappojen määrää ulosteessa. Forejt ym. (2007) tutkimuksessa kefiirin nauttiminen vähensi merkitsevästi E. faecalis -bakteerin määrää ulosteessa. Lisäksi havaittiin, että tutkittavien ruoansulatus parani 93,5 prosentilla tutkittavina olleista ruoansulatushäiriöistä kärsineillä naisilla.

18 Taulukko 2. Hapanmaitotuotteiden vaikutus suolistomikrobistoon ja muita niiden nauttimisen aiheuttamia mahdollisia muutoksia (Canzi ym. 2002 1, St-Onge ym. 2002 2, Ishikawa ym. 2003 3, Kato ym. 2004 4, Collado ym. 2006 5, Olivares ym. 2006 6, Alvaro ym. 2007 7, Firmesse ym. 2007 8, Forejt ym. 2007 9, Zanini ym. 2007 10, García-Albiach ym. 2008 11, Rochet ym. 2008 12, Uyeno ym. 2008 13, Yang ja Sheu 2012 14, Veiga ym. 2014 15, Shadnoush ym. 2015 16, Unno ym. 2015 17, Kato-Kataoka ym. 2016 18, Jeroen van de Pol ym. 2017 19 ) Elintarvike Muutos suolistomikrobistoon Muu muutos Jogurtti Lisää Lactobacillus- 11,16, Bifidobacterium- 16, C. Syljen IgA:n tuotto stimuloituu 10 perfringens 11 ja S. thermophilus määrää Lymfosyyttien reagoivuus C. Vähentää Bacteroides 11, H. pylori 14 ja klostridia 1 - albicans-hiivan antigeeneihin bakteerien määrää aikuisilla ja luonnollisten Muuttaa Bacteroides ja Prevotella, sekä C. coccoides tappajasolujen aktiivisuus lisääntyy 10 E. rectale, määrää bakteeripopulaatiotasolla 13 ja Vähentää H. pylori tartunnan Bifidobacterium spp./e. coli suhdetta 14 Enterobacteriaceae-laji harvinaisempi 7 L. bulgaricus, L. casei yleisemmät 7 Yhteydessä M. smithii -arkin kolonisoitumiseen lasten suolistoon 19 saaneilla IL-6-tasoa 14 Parantaa IgA ja pepsinogeeni II tasoja 14 Parantaa ulosteen vesipitoisuutta ja tilavuutta, ulostamisen tiheyttä 6 Vaikuttaa positiivisesti suoliston tilaan 6 Yhteys β-galaktosidaasin aktiivisuuteen 7 Lisää SCFA tuottoa 6 Hapatettu Monipuolisempi mikrobisto + vähemmän Vähentää stressiin yhteydessä olevia maito Bacteroidaceae-bakteereja 18 gastrointestinaalisia oireita 18 ja Lisää Bacteroidaceae 17, Prevotellaceae 17, B. haavaisen koliitin pahenemista 3 animalis 5, B. breve 4, B. pseudocatenulatum 4 ja L. Helpottaa ummetuspainoitteisesta casei 12 määrää Vähentää B. wadsworthia 15, B. fragilis 3, B. vulgatus 3, Rumonicoccaceae 17 ja Lachnospiraceae 17 määrää IBS:stä kärsivien oireita 15 Tehostaa butyraatin tuottoa 15, 4 Butyraatin määrä ulosteessa vähenee 3 Tehostaa SCFA tuottoa 15 Juusto Ei vaikuta vallitsevaan mikrobistokoostumukseen/kokonaisbakteerimäärään 8 Camembertjuusto lisää E. faecalis- ja E. faecium - bakteerin määrää 8 Kefiiri Vähentää E. faecalis -bakteerin määrää ulosteessa 9 Lisää isovaleriaana-, isovoi- ja propionihapon sekä lyhytketjuisten rasvahappojen määrää ulosteessa 2 Parantaa ruoansulatusta 9

19 5. POHDINTA Tämän kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena oli selvittää eri hapanmaitotuotteiden vaikutus suolistomikrobistoon. Kirjallisuuskatsauksen tutkimuksien perusteella hapanmaitotuotteiden nauttimisella voidaan vaikuttaa suolistomikrobistoon. Eri hapanmaitotuotteilla on toisistaan poikkeava vaikutus. Vaikutus on riippuvainen tuotteen hapattamiseen käytetyistä mikroorganismeista. Hapattamisessa käytetty mikro-organismi näyttää tutkimusten perusteella selkeästi lisääntyvän suolistossa. Muun muassa Rochetin ym. (2008) ja Colladon ym. (2006) tutkimuksissa oli havaittavissa hapattamiseen käytetyn mikro-organismin vaikutus suolistoon. Rochetin ym. (2008) tutkimuksessa hapatteena käytetty L. casei DN-114 001 ja Colladon ym. (2006) tutkimuksessa hapatteena ollut B. animalis DN-173010 lisääntyivät suolistossa. Selkeän poikkeuksen kuitenkin tekee Firmesse ym. (2007) tutkimus, jossa camembertjuuston nauttiminen lisäsi E. faecalis- ja E. faecium-bakteerien määrää, vaikka camembertjuusto ei sisällä Enterococcus-bakteereja. Tutkimustiedon perusteella hapanmaitotuotteet lisäävät suolistomikrobiston toimintaa ylläpitävien, kuten Lactobacillus- ja Bifidobacterium-lajien määrää sekä vähentävät suolistosta patogeenisiä mikro-organismeja, kuten B. wadsworthia ja H. pylori (Hidalgo-Cantabrana ym. 2017). Muutokset näyttävät normalisoivan bakteerien määrää suolistossa (García-Albiach ym. 2008). Hapanmaitotuotteilla on suolistomikrobiston muutosten lisäksi muitakin vaikutuksia ihmisille. Niiden nauttimisen on havaittu muun muassa helpottavan ummetuspainotteisesta IBS:stä kärsivien oireita, lisäävän SCFA tuottoa ja stimuloivan syljen IgA:n tuottoa lapsilla. Osa näistä vaikutuksista välittyy muuttuneen suolistomikrobiston kautta, kuten lyhytketjuisten rasvahappojen lisääntymisen kautta. Muutos suolistomikrobistossa ei kuitenkaan ole pysyvä, sillä hapattamisessa käytetyt mikroorganismit eivät vaikuta kolonisoituvan suolistoon, kuten on havaittavissa esimerkiksi Kato- Kataoka ym (2016), Collado ym. (2006) ja Brigidi ym. (2003) tutkimuksissa. Hapanmaitotuotteiden terveyshyödyt ovatkin parhaimmillaan silloin kuin niitä nauttii säännöllisesti. Lisäksi vaikka lyhytaikaisella ruokavaliolla voi vaikuttaa suolistomikrobistoon, on pitkäaikainen ruokavalio kuitenkin ympäristöstä ja ihmisen genotyypistä huolimatta suolistomikrobiston ensisijainen määrittäjä (Xu ja Knight 2015). Täten hapanmaitotuotteita olisi hyvä nauttia säännöllisesti ja pitkäaikaisesti, jotta pystytään vaikuttamaan suoliston

20 enterotyyppiin ja saamaan pysyviä muutoksia. Hapanmaituotteista kannattaa kuitenkin valita ravitsemussuositusten mukaiset tuotteet. Niistä tulisi valita rasvattomat tai vähärasvaiset vaihtoehdot, sillä rasvaisemmat maitotuotteet sisältävät runsaasti tyydyttynyttä rasvaa (Valtion ravitsemusneuvottelukunta 2014). Lisäksi juustoista olisi hyvä valita vähemmän suolaa sisältäviä tuotteita. Hapanmaitotuotteista saatavat terveyshyödyt saattavat olla paremmat silloin, kun tuotteen hapattamiseen on käytetty mikro-organismien yhdistelmää. Tämä havaittiin Zanini ym. (2007) tutkimuksessa, sillä siinä sekä laktobasilleilla että bifidobakteereilla hapatettu jogurtti lisäsi LAB-ryhmän bakteereja enemmän kuin jogurtti, joka sisälsi vain laktobasilleja. Syyksi tälle on ajateltu olevan bakteerien välinen vuorovaikutus. Hapanmaitotuotteista AB-merkityt tuotteet sisältävät asidofilus- ja bifidobakteereja. Halutessaan varmistua mikro-organismien yhdistelmän hyödyistä, kuluttaja voi valita hapanmaitotuotteista AB-merkittyjä tuotteita. Mikro-organismien kyvystä säilyä elinkykyisinä ruoansulatuskanavan läpi oli ristiriitaista tietoa. Ristiriitaisista tutkimuksista huolimatta jogurtin mikro-organismien voidaan ajatella säilyvän elinkykyisinä ruoansulatuskanavan läpi tuottaen ihmiselle samalla terveysvaikutuksia, sillä tutkimusnäyttö puoltaa niiden selviämistä ruoansulatuskanavan läpi. Esimerkiksi Mater ym. (2005) määrittivät ulosteen mikro-organismit antibioottiresistenttiyden avulla. Näin ollen muita kuin antibiootille resistenttejä bakteereja ei havaittu. Lisäksi he määrittivät mikroorganismit tuoreesta ulosteesta jogurtin nauttimisen aikana toisin kuin esimerkiksi del Campo ym. (2005), jotka määrittivät mikro-organismit jogurtin nauttimisen lopettamisen jälkeen. Lisäksi tuloksiin voi vaikuttaa jogurtin nauttimisen kesto ja jogurtin määrä. Elli ym. (2006) eivät havainneet S. thermophilusta kuin vain yhdeltä tutkittavalta seitsemäntenä tutkimuspäivänä. S. thermophilus olisi kuitenkin saatettu havaita useammalta kuin yhdeltä tutkittavalta, jos jogurttia olisi nautittu pidemmän aikaa tai suurempi määrä eli yli viikko ja enemmän kuin 250g päivässä. Kuten kirjallisuuskatsauksen monien muiden tutkimusten tuloksesta on käynyt ilmi, hapanmaitotuotteet ovat muuttaneet suolistomikrobistoa, joten näyttö hapattamisessa käytettyjen mikro-organismien selviämisestä elinkykyisenä ruoansulatuskanavan läpi tuottaen samalla terveysvaikutuksia on melko selvä. Kirjallisuuskatsauksen tutkimustulokset ovat suhteellisen hyvin yleistettävissä terveisiin aikuisiin, sillä vaikka vain kahdeksassa tutkimuksessa 23:sta on käytetty kontrolliryhmää, on suurimmassa osassa tutkittavat toimineet omina verrokkeinaan. Tällöin yksilöiden välinen vaihtelu ei vaikuta tuloksiin. Lisäksi kyseisissä tutkimuksissa on käytetty washout-jaksoa, millä

21 on pystytty minimoimaan carry-over efekti. Tutkittavat eivät tutkimusjakson aikana ole nauttineet muita kuin määrättyä hapanmaitotuotetta, jolloin tulokset ovat yleistettävissä juuri tutkittavana olleeseen tuotteeseen. Tutkimustulosten yleistettävyyttä kuitenkin hankaloittaa tutkimuksien suhteellisen pienet otoskoot, vähimmillään tutkittavia on ollut vain viisi. Tuloksia kuitenkin puoltaa myös tutkittavien hyvä komplianssi, sillä tutkittavat nauttivat pääosin jokaisen heille määrätyn annoksen hapanmaitotuotetta. Kirjallisuuskatsaukseen kootut tutkimustulokset ovat melko hyvin linjassa toistensa kanssa, sillä tutkimustuloksissa ei ole suuria eroja. Kuitenkin esimerkiksi Veigan ym. (2014) ja Ishikawan ym. (2003) tutkimustulokset butyraatin tuoton kohdalla erosivat toisistaan. Ero saattoi johtua asetelmallisista eroista, kuten esimerkiksi tutkimuksessa kestosta, sillä Ishikawan ym. tutkimus kesti vuoden ja Veigan ym. 12 viikkoa. Ero on voinut myös johtua esimerkiksi steroidi-lääkityksen käytöstä tutkimuksissa, sillä Ishikawan ym. tutkimuksessa tutkittavat käyttivät lääkityksenä steroideja ja Veigan ym. tutkittavat eivät. Tuote oli hapatettu samoilla mikro-organismeilla, joten ero ei voinut johtua hapanmaitotuotteesta. Unno ym. (2015) ja Kato- Kataoka ym. (2016) tutkimustulosten ero Bacteroidaceae-bakteerin suhteen saattoi johtua esimerkiksi siitä, että tuote oli hapatettu eri mikro-organismeilla. 6. JOHTOPÄÄTÖKSET Tämän tutkielman perusteella hapanmaitotuotteilla voidaan vaikuttaa suolistomikrobistoon. Eri hapanmaitotuotteilla on toisistaan poikkeava vaikutus. Vaikutus näyttää olevan riippuvainen tuotteen hapattamiseen käytetyistä mikro-organismeista. Hapattamisessa käytetty mikroorganismi näyttää selkeästi lisääntyvän suolistossa. Muutos suolistomikrobistossa ei kuitenkaan ole pysyvä, sillä hapattamisessa käytetyt mikro-organismit eivät vaikuta kolonisoituvan suolistoon. Parhaimmat terveyshyödyt saa, kun hapanmaitotuotteita nauttii säännöllisesti. Niitä nauttiessa pitäisi kuitenkin huolehtia, että hapanmaitotuotteet ovat vähärasvaisia tai rasvattomia niiden runsaan tyydyttyneen rasvan takia. Hapanmaitotuotteiden nauttiminen lisää suolistomikrobiston toimintaa ylläpitävien lajien määrää ja vähentää patogeenisiä mikro-organismeja. Hapanmaitotuotteista saatavat terveyshyödyt saattavat olla paremmat silloin, kun tuotteen hapattamiseen on käytetty mikro-organismien yhdistelmää. Tutkielman perusteella hapanmaitotuotteet näyttävät edistävän terveyttä ja vähentävän joidenkin sairauksien oireita, joten niitä kannattaa nauttia osana monipuolista ja terveellistä ruokavaliota. Hapanmaitotuotteilla voitaisiin siis vaikuttaa positiivisesti suomalaisten

22 terveyteen muuttuneen suolistomikrobiston kautta. Hapanmaitotuotteiden vaikutusta ihmisen suolistomikrobistoon on kuitenkin tutkittu suhteellisen vähän, joten lisää tutkimusta tarvitaan asian selvittämiseksi. Erityisesti tutkimuksia kefiirin ja juustojen vaikutuksista suolistomikrobistoon tarvitaan lisää, sillä niiden vaikutusta ihmisen suolistomikrobistoon on tutkittu hyvin vähän.

23 LÄHTEET Achilles Ntranos, Patrizia Casaccia. The Microbiome Gut Behavior Axis: Crosstalk Between the Gut Microbiome and Oligodendrocytes Modulates Behavioral Responses. Neurotherapeutics 2017;15:1-5. Alonso VR, Guarner F. Linking the gut microbiota to human health. British Journal of Nutrition 2013;109:S26. Alvaro E, Andrieux C, Rochet V, ym. Composition and metabolism of the intestinal microbiota in consumers and non-consumers of yogurt. British Journal of Nutrition 2007;97:126-133. Aro A. Dyslipidemioiden ravitsemushoito. Kirjassa: Aro A, Mutanen M, Uusitupa M, toim. Ravitsemustiede. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2012, s. 397-413. Assadi M, Pourahmad R, Moazami N. Use of isolated kefir starter cultures in kefir production. World Journal of Microbiology & Biotechnology 2000;16:541-543. Bezkorovainy A. Probiotics: determinants of survival and growth in the gut. Am J Clin Nutr 2001;73:405S. Blandino A, Al-Aseeri ME, Pandiella SS, Cantero D, Webb C. Cereal-based fermented foods and beverages. Food Research International 2003;36:527-543. Brigidi P, Swennen E, Vitali B, Rossi M, Matteuzzi D. PCR detection of Bifidobacterium strains and Streptococcus thermophilus in feces of human subjects after oral bacteriotherapy and yogurt consumption. International Journal of Food Microbiology 2003;81:203-209. Canzi E, Casiraghi MC, Zanchi R, ym. Yogurt in the diet of the elderly: a preliminary investigation into its effect on the gut ecosystem and lipid metabolism. Le Lait 2002;82:713-723. Ceapa CD, Wopereis HJ, Rezaïki L, Kleerebezem M, Knol J, Oozeer R. Influence of fermented milk products, prebiotics and probiotics on microbiota composition and health. Best Practice & Research: Clinical Gastroenterology 2013;27:139-155.

24 Ceapa C, Wopereis H, Rezaïki L, Kleerebezem M, Knol J, Oozeer R. Influence of fermented milk products, prebiotics and probiotics on microbiota composition and health. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2013;27:139-155. Chilton S, Burton J, Reid G. Inclusion of Fermented Foods in Food Guides around the World. Nutrients 2015;7:390-404. Collado M, Moreno Y, Cobo J, Mateos J, Hernández M. Molecular detection of Bifidobacterium animalis DN-173010 in human feces during fermented milk administration. Food Research International 2006;39:530-535. Corinne M, David L, Carmody R, ym. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature 2014;505:559-63. del Campo R, Bravo D, Cantón R, ym. Scarce evidence of yogurt lactic acid bacteria in human feces after daily yogurt consumption by healthy volunteers. Appl Environ Microbiol 2005;71:547-549. Elli M, Callegari ML, Ferrari S, ym. Survival of Yogurt Bacteria in the Human Gut. Appl Environ Microbiol 2006;72:5113-5117. European Food Safety Authority EFSA. Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to live yoghurt cultures and improvedlactose digestion (ID 1143, 2976) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal 2010;8(10):1763. FAO/WHO. World Health Organization. Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. London Ontario 2002. Firmesse O, Rabot S, Bermúdez-Humarán LG, Corthier G, Furet J. Consumption of Camembert cheese stimulates commensal enterococci in healthy human intestinal microbiota. FEMS Microbiol Lett 2007;276:189-192.