מידעון  הגף להוראת מדע וטכנולוגיה 
מרפ"ד משולב תל-אביב-יפו אוקטובר 2001

הצעה לפעילויות עם מאמרים בנושא פרוביוטיקה

מאמר 1: אוכלים חיידקים לבריאות

מאת: גב' עדנה גחטן
מעובד על ידי ציפי הופמן מתוך "מכביתון",  חורף 2001 

מילות מפתח: חיידקים פרוביוטיים, אנטיביוטיקה חיידקים מזיקים, לקטוס בצילוס

חיידקים פרוביוטיים במקום אנטיביוטיקה

בגוף האדם "מתגוררים"  כ - 100 טריליון חיידקים מיקרוסקופיים - פי  10 יותר ממספר תאי הגוף עצמו. מחצית מתכולת המעי הגס מורכבת מחיידקים, ועם זאת, שורר דו-קיום בין האדם וחיידקיו. יתירה מכך: לחיידקים המאכלסים את מערכת העיכול יש חשיבות במניעת התנחלותם של חיידקים אחרים, מחוללי מחלות במעי. חיידקי המעי "הטובים" יוצרים נוגדנים מקומיים המחסנים את האדם מפני זיהומים מסויימים. מערכת מאוזנת זו מתקיימת במהלך חיי האדם כשמפעם לפעם מופר האיזון ואוכלוסיית החיידקים משתנה, כך, נגרם, למשל, שילשול. 
הפרוביוטיקה מבוססת על רעיון של שיתוף החיידקים בהגנה מפני חיידקים מחוללי המחלות. ההגיון על פיו פועלת הפרוביוטיקה, נגזר מהעובדה שבגופנו פועלים חיידקים מזיקים, לצד חיידקים שהאדם מפיק מהם תועלת. שמירה על האיזון בין החיידקים מאפשרת לגוף להתגבר על חלק מהמחלות הנגרמות על ידי החיידקים המזיקים. חיידקים "טובים" אלה יכולים במקרים מסוימים למנוע התפתחות של מחלה ובכך למנוע שימוש באנטיביוטיקה הנלחמת בחיידקים ה"רעים".
כיום ידוע שלאנטיביוטיקה יש גם השלכות שליליות. אמנם היא הגדילה את בטחונו של האדם במלחמתו בחיידקים, אולם אנטיביוטיקה פוגעת בכל אוכלוסיית החיידקים בגוף, כולל בחיידקים אשר תפקידם העיקרי הוא הגנה על הגוף מפני חיידקים תוקפים. 

לקטוס בצילוס -  חיידק פרוביוטי
* הזן Lactobacillus GG  הינו החיידק הפרוביוטי אשר התגלה בשנת 1985 על-ידי הפרופסורים Sherwood Gorbach ו- Barry Goldin מאוניברסיטת Tufts בבוסטון והוא נקרא על שמם.
שמו המדעי המלא של LGG הינו Lactobacillus casei subsp. Lamnosus.
הוכח כי Lactobacillus GG מאכלס באורח זמני את מערכת העיכול של האדם, שורד בכל מצבי העיכול השונים ומייצב את מערכת חיידקי מערכת העיכול.	
* בעבר השתמשו בלבן (חלב שהחמיץ) נגד שלשולים. מה הרעיון המסתתר מאחורי "טיפול" זה ?
מחקרים הוכיחו כי הלבן יעיל למניעת שילשולים מאחר והוא מכיל חיידקים מטיפוס לקטוס בצילוס שהם חיידקי מעי "טובים" המתרבים במעי ומונעים את התרבותם של החיידקים הגורמים לשילשול.
* כיצד מתקשרת ההנקה לפרוביוטיקה ? מחקרים הוכיחו כי חלב אם, מזונו הראשון של התינוק, מכיל חומרים המאפשרים  התרבות של חיידקי החלב במעי. 

* מספר מחקרים מצביעים על אלטרנטיבות טיפוליות במחלות או בחולשת הגוף, המצויות בתחום הפרוביוטיקה. למשל, בכל פעם שאנו צורכים מוצרי מזון המכילים זנים של החיידק לקטוס בצילוס מתרחש תגבור של המערכת החיסונית במעי. לקטוס בצילוס פלנטרום הינו זן של החיידק 
השולט במרבית המזונות המותססים טבעית כמו זיתים, כרוב כבוש, בירה וכדומה. לדעת חוקרים, התסיסה הטבעית עדיפה מבחינה תזונתית על מרבית השיטות המשמשות היום להכנת מזון שכן בדרך הכנה זו נשמרים חומרי תזונה רגישים וחומרי תזונה נוגדי חימצון רבים אחרים. חומרי תזונה חיוניים אלה הולכים לאיבוד בתהליך הכנת המזון המבוסס בעולם המערבי על יבוש, הקפאה, בישול או טיגון, המכילים שומן, כולסטרול, סוכר מזוקק ומלח.
* קיים יתרון נוסף של מזון מותסס טבעית על בסיס החיידק לקטוס בצילוס פלנטרום: מזון כזה מחסל כמעט לחלוטין חומר הקרוי ניטראט, הגורם לייצור  של חומרים מסרטנים במעי. 
* עבודת מחקר חדשנית שנעשתה בפקולטה לחקלאות ובית הספר לתזונה באוניברסיטה העברית 
מציגה חיידק אשר בודד מתוך המעי הדק שהינו בעל תכונות פרוביוטיות. החיידק מייצר בוטיראט -  חומצת שומן  קצרה המגבילה שיגשוג של תאי סרטן המעי הגס. החידוש במחקר זה הוא שלראשונה זוהה בוודאות חיידק שיש לו תפקיד במניעת סרטן. 

מאמר 2:  חיידקים טובים לבריאות

מאת: ד"ר יונל רוזנטל, המחלקה למדעי המזון, מנהל המחקר החקלאי, מרכז וולקני, בית דגן. השדה, עמודים 20-21, יולי 1997.

מילות מפתח: חיידקים פרוביוטיים, מוצרי חלב, תרומה לבריאות האדם

ייצור מרבית מוצרי החלב מתבסס על פעולת חיידקי מחמצת. התרבותם של אלה בתוך החלב או הלבן מכתיבה את הטעם, המרקם והחזות של הלבן, היוגורט, השמנת החמוצה, הגבינות הרכות ומאות סוגי הגבינות הקשות. מוצרי חלב "מותססים" הם חלק ממורשת התרבות האנושית. הם נתגלו במקרה בתקופת המהפכה החקלאית לפני 10,000 שנה, אך רק לפני כ150- שנה,  בזמן המהפכה המדעית התעשייתית התברר הרכבם המיקרוביולוגי והביוכימי.
לאחרונה החלה תעשיית החלב, בצד תעשיית מזונות אחרים, לגלות עניין יישומי בקבוצה חדשה של חיידקים המכונים "פרוביוטיים", שם הנגזר מן המושג הלטיני "מקדם החיים". חיידקים אלה מוחדרים למערכת העיכול של האדם, בעודם חיים ופעילים, מתנחלים במעיים ומעניקים קשת רחבה של תכונות חיוביות. 
הרעיון, שחיידקים  חיים אשר גדלו והתרבו במוצרי חלב  מועילים לסועד, אינו חדש. כבר בשנת 76 לפנה"ס, עודד ההיסטוריון הרומאי Plinio   צריכת חלב מוחמץ תרופה נגד זיהומי מעיים. בפריז של שנת 1542, המלך פרנסואה הראשון סבל מדיכאון  שהשאיר את רופאיו חסרי אונים  והשגריר העותומני הציע את עזרתו של רופא יהודי שרכש שם בחצר הסולטן בקונסטנטינופול כמציל נשותיו מתחלואיהן בעזרת משקה מחלב צאן. לפי האגדה, התנה האיש את בואו לצרפת בהליכה ברגל בליווי עדרו. בהגיעו לפריז מצא את המלך מדוכא וחסר בסבלנות, אך מספר שבועות  של טיפול ביוגורט החזיר אותו לאיתנו. לרוע המזל, מתו הכבשים בקור הפריזאי והיהודי חזר לטורקיה כשסוד הכנת היוגורט שמור עמו. בתחילת המאה (1907) טען המדען איליה מצ'ניקוב, 

חתן פרס נובל לביולוגיה, כי יוגורט בולגרי אחראי לאריכות הימים  של עמי הבלקן בגלל תכונותיו הייחודיות. הסבריו היו שאכילת יוגורט המכיל חיידקים מסוג לקטובצילוס תביא לדחיקת חיידקי המעיים היוצרים רעלים. אין מחלוקת שיוגורט הוא מזון מצוין הודות להרכב המאוזן של אבות המזון (חלבונים, שומנים, סידן, וויטמינים). נמצא גם שבני אדם המגלים רגישות לסוכר החלב, הלקטוז, ואינם מסוגלים לשתות חלב טרי, מעכלים בקלות יוגורט. אך קשה להוכיח שסוג החיידקים המיוחד מאוד המאפיין יוגורט אמיתי Lactobacillus bulgaris  ו- Streptococcus thermophilus  , הם בעלי תרומה משמעותית נוספת. כדי להבין את ההנחה הזו יש להתבונן במתרחש במערכת העיכול האנושית. זו מאוכלסת בקבוצות חיידקים שונות אשר יתאימו את עצמם לסביבה. חיידקים אלה יכולים לגדול באווירה חסרת חמצן לחלוטין, עבור חלק מהם החמצן הוא רעל, ואילו אחרים מתרבים דווקא כאשר החמצן זמין. חלק מן החיידקים פיתחו יכולת לגדול בסביבת מלחי מרה, הרעילים ל"חיידקי חוץ" רבים או לפרק לצורך קיומם סוכרים אשר חיידקים אחרים או בני אדם אינם יכולים לנצל. אוכלוסיית החיידקים בגוף האנושי מגוונת מאוד ומורכבת מחיידקים המזיקים לאדם אך גם חיידקים העשויים להועיל לגוף המשכן במידה והם מצויים בצפיפות מספקת. לאחרונים הוצמד השם "פרוביוטיים". יתרונם של החיידקים הפרוביוטיים טמון ביכולתם להתמקם בדופן הפנימית של המעיים ולהוות מחסום להתנחלות המתחרה של חיידקים מזיקים. לא כל חיידקי החלב מתאימים לאיכלוס המעיים; דווקא חיידקי היוגורט הבולגרי אינם מסוגלים להתקיים בסביבה קשה זאת. מאידך, קבוצות אחרות של חיידקים, כמו Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteria, Lactobacillus casei, Enterococcus faecium  אשר חלקם הגדול בודד ממעי תינוקות, הוכיחו את עצמם כפרוביוטיים. הם אופייניים לאוכלוסיית החיידקים המתייצבת בשבועות הראשונים לאחר הלידה במערכת העיכול של תינוקות בריאים הניזונים מחלב אם. 
בנוסף להגנה באמצעות היצמדות לדפנות מערכת העיכול והפרשת חומרים המדכאים את גידולם של "אורחים" בלתי רצויים, נראה שיש לחיידקים פרוביוטיים תכונות חיוביות נוספות. הם יכולים באופן כמעט בלעדי לפרק מרכיבי מזון עמידים לעיכול, בעיקר סוכרים מסוימים, ולייצר על ידי כך במערכת העיכול של האדם סביבה פיזיקו-כימית נוחה יותר. תוצאות משוערות לנוכחותם בגוף האדם הם חיזוק המערכת החיסונית, ויסות פעילות הפרשת המעיים (מניעת שלשול או עצירות), מניעת ספיגת הכולסטרול "הרע" בדם, סילוק חומרים גורמי סרטן מהמעי הגס, הקניית עמידות נגד זיהומים, הגברת ספיגת סידן בגוף וביוסינתיזה של ויטמינים. מודגש שכל היתרונות האלה, הנראים בשלב זה סבירים מאוד נמצאים עדיין בשלבי מחקר וביסוס. תפריט הארוחות יכול לכלול חיידקים פרוביוטיים חיים בצורת תאים "מיובשים בהקפאה" כמרכיב של מזונות יבשים שונים (מוצרים כאלה טרם נפוצו בארץ) או כתאים בהתרבות, במזונות מותססים. האחרונים כמעט באופן בלעדי, הם מוצרי חלב.  לזכות תעשיית החלב ייאמר שהצליחה לפתח תהליכים לייצור מוצרים ניגרים מוחמצים שונים, למרות הקושי של גידול זני החיידקים בסביבה לא טבעית כמו חלב פרה. אחד האמצעים  הוא הוספת אותם סוכרים המעודדים גידול עדיף של חיידקים פרוביוטיים. אלה סוכרים בדרגות פילמור נמוכות, דו ואוליגו- סוכרים, בעלי טעם מתוק וערב לחיך, המופקים ממקורות צמחיים (עולש, סויה). היות ואינם נעכלים ישירות על ידי בני אדם, ערכם הקלורי הוא כמחצית של סוכר רגיל. בגלל האפשרות שאכן לחומרים אלה השפעה חיובית על האדם באמצעות החיידקים הפרוביוטיים, הוצע להם השם של סוכרים "פרה-ביוטיים"  (Prebiotics)  "מקדימי חיים". 

נראה שכניסת החיידקים הפרוביוטים לתעשיית החלב והמזון בכלל עשויה לתרום תרומה נכבדה לבריאות בני האדם. למרות שנדרשים מחקרים נוספים על מנת להוכיח ולבסס את כל ההשערות שתוארו לעיל, ברור כבר עכשיו שאין לייחס לחיידקים האלה  כל השפעה מזיקה, והטעם והתרומה התזונתית של מוצרי חלב מותססים מצדיקים בהחלט אכילתם. חבל רק שבארץ היצרן אינו מחוייב לפרט את תכולת החיידקים הפרוביוטיים במוצרי מזון, בדומה למרכיבים תזונתיים "רגילים", כדי לעזור לצרכן בבחירתו. 
העובדה שיצרנים אינם מלווים שיווק מוצרים פרוביוטיים בהסברים מקיפים, מונעת מן הציבור הרחב לעמוד על היתרונות הגלומים במוצרים אלה. 

הבעת תודה
לד"ר ברוך רוזן על הדרכתו ברזי המיקרוביולוגיה.

ספרות 
   
E. Metchnikoff, The Prolongation of Life, Heinemann, .1907
M.G. OSullivan, G. Thomton, G.C. OSullivan and J.K. Collins, Probiotic bacteria: myth or reality? Trends in Food Science and Technology, .3,309-314,1992
M. Toussaint-samat, A History of Food, Blackwell Publishers, .1993

הצעה לשאלות מנחות לקריאת המאמרים 

1.  	מהי המשמעות הביולוגית של דו קיום בשלום של אוכלוסיות חיידקים שונות במעי ? 
2.  	התבוננות  במערכת העיכול האנושית מגלה לנו כי זו מאוכלסת בקבוצות חיידקים שונות 
	אשר מותאמות לסביבה. מה הן הדרישות השונות של החיידקים השונים במערכת העיכול ? 
3. 	איזה תכונות שונות התפתחו בחלק מהחיידקים המצויים במערכת העיכול ומה יתרונן של 
	תכונות אלה ?
4. 	מה ההשלכות של קיומן של אוכלוסיות חיידקים שונות במעי על בריאות האדם?
5.  	חיידקים פרוביוטיים הינם בעלי תכונות חיוביות נוספות  מעבר לדיכוי חיידקים מזיקים. 
	מנה את יתרונותיהם הנוספים.
6. 	לאחר נטילת אנטיביוטיקה  מומלץ על אכילת יוגורט מסוג "ביו". מה הרעיון המסתתר 
	מאחורי המלצה זו ?
7. 	לאור תפקידם של החיידקים ה"טובים" בשמירה על גופנו, האם הוכח באופן מדעי מבוקר, כי החיידקים לכשעצמם יכולים למנוע מחלה או לטפל בה ? איזה הוכחות נוספות דרושות 
	לביסוס ההשערה שהוצגה במאמר ?
8. 	"תוספת חיידקים למוצרי חלב שמנים, כמו גבינת שמנת לדוגמה, אינה הופכת 	אותם לבריאים יותר". הסבר היגד זה. 
9. 	בבתי מרקחת מוכרים כמוסות  של חיידקים  ללא מרשם רופא ובסופרמרקט 	אפשר לקנות 
	מוצרי מזון שהוכנסו אליהם חיידקים. כצרכן, איזה מידע נוסף היית רוצה לקבל לפני 
	רכישת המוצרים הללו ? 
10. 	בנה מפת מושגים המתייחסת לחשיבותם של החיידקים הפרוביוטיים על פי שני המאמרים 
	שקראת. 

לבניית מפת מושגים מומלץ להיעזר במקורות הבאים:
-	אמיר, ר., ברנהולץ, ח., פלד, ל. (2001) מיפוי מושגים בלמידה, בהוראה ובהערכה. 
	המרכז להוראת המדעים, האוניברסיטה העברית בירושלים.
-	אמיר, ר. (1994) למחזר ניסוי היסטורי. עלון למורי הביולוגיה 138, 7-1. המרכז להוראת 
	המדעים, האוניברסיטה העברית בירושלים.
-	אמיר, ר. (1996) פרקים באקולוגיה, המרכז להוראת המדעים, האוניברסיטה העברית 
	בירושלים.
-	ברנהולץ, ח., תמיר פ. (1992) שימוש במפות מושגים כאמצעי להערכה דיאגנוסטית 
	ומסכמת. עלון  למורי הביולוגיה 132, 117-107. המרכז להוראת המדעים, האוניברסיטה 
	העברית בירושלים.

מאמר 3:  "מדעי החלב: מאומנות מבוססת על ניסיון 
           לטכנולוגיה מבוססת על מדע"

מאת: ד"ר רוזנטל יונל, המחלקה למדעי המזון, מינהל המחקר החקלאי, מרכז וולקני, בית דגן.
סינתזיס, גיליון 14, עמודים 35-34, 39-38, ספטמבר 1996.  

מילות מפתח: הנדסה גנטית, האנזים רנט, אנזימים  ליפולויטים. 

המאמר דן בשימוש במיקרואורגניזמים ושיטות של הנדסה גנטית לייצור חלבונים הנחוצים בייצורם של מוצרי חלב שונים. המאמר מיועד לתלמידי כיתות י', י"א י"ב. 
ניתן להפנות את התלמידים לקריאת המאמר באתר www.amalnet.k12.il : עולם המיקרואורגניזמים: יצורונים מועילים: מכונות ייצור זה לא הכל. 

הצעה לשאלות מנחות לקריאת המאמר

1. 	הורמון גידול הבקר BST  bovine somatotropin    מיוצר היום באופן מסחרי 	בטכנולוגיה 
	של הנדסה גנטית. מה ההשלכות של  השימוש בהורמון זה על תעשיית החלב?
2. 	האנזים רנט – עגלים  או כימוזין  מופק היום בשיטה של הנדסה גנטית. מה היתרונות של 
	ייצור האנזים בשיטה זו ומה החסרונות לעומת הפקתו המסורתית מקיבות של עגלים?
3. 	יעד נוסף ליישומים של ההנדסה הגנטית הם אנזימים בעלי פעילות ליפוליטית. מה תפקידם 
	של אנזימים אלה  בתעשיית מוצרי החלב?
4. 	מה הם הכיוונים הנוספים העתידיים בפיתוח מיקרואורגניזמים לחלב תוך שימוש בשיפור 
	גנטי של חיידקי מחמצות החלב ?

הצעה נוספת לקריאה והעשרה:
המאמר "בקטריוצינים של חיידקי חומצת חלב – מאפיינים ומנגנוני פעולה" מאת פרננדו שבד מציג שימוש בבקטריוצינים של חיידקי חומצת חלב כחומרי שימור טבעיים הודות ליכולתם להקנות עמידות כנגד זיהומים הגורמים לקלקולי מזון.
ניתן להפנות את התלמידים לקריאת המאמר באתרwww.amalnet.k12.il : 
עולם המיקרואורגניזמים: יצורונים מועילים : מכונות ייצור זה לא הכל.