חוקרים פיתחו חיישן מקרטון למדידת פעילות פרוביוטית

מה קורה?

חוקרים מתחום הכימיה הציגו כלי חדש לבדיקת מזונות פרוביוטיים: חיישן שמיוצר מקרטון ומסוגל למדוד את רמת הפעילות המטבולית של המיקרואורגניזמים שבתוכם. המטרה היא לבחון לא רק אם יש במוצר חיידקים או שמרים חיים, אלא עד כמה הם פעילים בפועל — נתון שעשוי להיות חשוב כאשר מנסים להעריך את איכותו של מוצר פרוביוטי.

המכשיר פותח כך שיהיה פשוט, נייד וזול יחסית. החוקרים השתמשו בקרטון רגיל, ובאמצעות תהליך לייזר הפכו חלק קטן ממנו לפחמן מוליך חשמלית. לאחר מכן שולבו בחיישן גם ננו-חלקיקי זהב, שנועדו לשפר את הרגישות שלו ולהקטין את ההתנגדות החשמלית של החומר. כך הוא יכול לזהות תגובות חמצון-חיזור, שמעידות על פעילות מטבולית של חיידקים.

לדברי הצוות, כל בדיקה דורשת כמות קטנה מאוד של דגימה — כ-100 מיקרוליטר בלבד — וזמן דגירה של כעשר דקות בטמפרטורת החדר. לאחר כיול ראשוני באמצעות יוגורט פרוביוטי נפוץ, החוקרים בדקו דוגמאות של יוגורט ובירה לא מסוננת, ומצאו שהחיישן הצליח להעריך את הפעילות המטבולית של המיקרואורגניזמים בדיוק גבוה יותר לעומת כמה שיטות מקובלות.

למה זה קורה?

העניין המדעי בפרוביוטיקה נשען על עיקרון בסיסי: כדי שמיקרואורגניזמים יוכלו להשפיע על הגוף, הם צריכים להיות חיים ופעילים. כלומר, לא די בכך שהמוצר יכיל חיידקים על הנייר — נדרשת גם פעילות מטבולית ממשית, שתאפשר להם לתפקד ולהגיב לסביבה בגוף.

כאן בדיוק נמצא הקושי. שיטות הבדיקה המקובלות במעבדות נשענות לעיתים על ספירת תאים חיים או על הדמיית תנאי עיכול בעזרת נוזלי קיבה מלאכותיים. אלה בדיקות שיכולות להיות איטיות, יקרות ודורשות ציוד מתקדם ואנשי מקצוע מיומנים. החיישן החדש נועד לקצר את הדרך: לספק אינדיקציה מהירה לפעילות החיידקים, בלי להסתמך על מערכות מעבדה כבדות.

החוקרים מסבירים כי סוג הפרוביוטיקה, אופן העיבוד שלה והפורמולציה של המוצר משפיעים כולם על הסיכוי שהמיקרואורגניזמים יישארו פעילים. לכן, כלי שיכול לבדוק פעילות בפועל עשוי להיות שימושי ליצרני מזון, לחוקרים ואולי בעתיד גם ליישומים רפואיים.

מה ההיסטוריה?

מזונות מותססים מלווים את האנושות אלפי שנים. תסיסה — תהליך טבעי שבו מיקרואורגניזמים מפרקים פחמימות ומייצרים חומצות או אלכוהול — שימשה לאורך ההיסטוריה לשימור מזון, לשיפור טעמים וגם להפיכת חלק מהרכיבים לקלים יותר לעיכול. יוגורט, קימצ'י, קומבוצ'ה ובירה הם רק כמה דוגמאות מוכרות.

בשנים האחרונות תחום הפרוביוטיקה הפך גם לשוק מסחרי עצום, עם תוספי תזונה ומוצרי מזון שמבטיחים תרומה למיקרוביום, לעיכול ולבריאות כללית. בין המיקרואורגניזמים הנפוצים במוצרים כאלה נמצאים זני לקטובצילוס, ביפידובקטריום ושמרים מסוג סכרומיצס. בתעשיית המזון, למשל, משתמשים בזנים כמו Lactobacillus bulgaricus ו-Streptococcus thermophilus כדי להחמיץ חלב ולייצר יוגורט.

לצד הפופולריות, התחום מתמודד עם מגבלה עקבית: לא תמיד קל לדעת אם המוצר אכן מכיל את סוגי החיידקים ובכמות שמופיעה על התווית, ובוודאי שלא עד כמה אותם חיידקים נשארו פעילים עד לצריכה. זו אחת הסיבות לכך שחוקרים ממשיכים לחפש שיטות בדיקה מהירות ואמינות יותר.

מה המשמעות?

החיישן החדש אינו קובע אם יוגורט, משקה מותסס או תוסף מסוים טובים לבריאות, ואינו מזהה איזה מיקרואורגניזם בדיוק אחראי לפעילות שנמדדה. הוא גם לא בוחן ישירות את השפעת המוצר על גוף האדם. למעשה, הוא מספק תמונה ממוקדת יותר: עד כמה האוכלוסייה המיקרוביאלית שבדגימה פעילה מבחינה מטבולית בזמן הבדיקה.

בבדיקות שערכו החוקרים, הבירה הלא מסוננת שנבדקה הראתה פעילות מטבולית גבוהה יותר ממספר מותגי יוגורט שנכללו בניסוי. עם זאת, הם הדגישו שאין להסיק מכך שבירה היא בהכרח מוצר בריאות עדיף. לדבריהם, המדידה מתייחסת רק לפעילות הכוללת של המיקרואורגניזמים, בעוד שלמשקה אלכוהולי יש כמובן גם מאפיינים תזונתיים ובריאותיים אחרים, ובהם תכולת אלכוהול וקלוריות.

המשמעות הרחבה יותר היא טכנולוגית ומדעית: אם ניתן לייצר חיישן זול, קטן ופשוט לשימוש, אפשר יהיה בעתיד לבחון מזונות פרוביוטיים בצורה נוחה יותר, להשוות בין מוצרים ולעקוב אחר איכותם לאורך חיי המדף. עבור תחומי המזון, התזונה ואולי גם הרפואה, מדובר בצעד נוסף בניסיון לעבור מהבטחות שיווקיות למדידה ישירה של פעילות חיידקים חיים.