Ферментированные продукты (ФП) включены в рацион питания человека с древнейших времен. Предшествовало этому случайное или непреднамеренное потребление ФП, поскольку такие продукты подвергались самопроизвольной ферментации во время хранения [1, 2]. В связи с этим очевидно, что самой важной функцией, которую микробы выполняли на протяжении всей истории человечества, является их участие в консервировании пищевых продуктов посредством ферментации [3]. Ферментация — это процесс, при котором микроорганизмы для производства энергии вырабатывают спирты, углекислый газ и органические кислоты из сахаров, преимущественно в анаэробных условиях [4]. Накопление спиртов и органических кислот и связанное с этим повышение кислотности пищевых субстратов подавляет рост других бактерий и уменьшает активность ферментов в пищевой системе, что снижает скорость порчи продуктов и увеличивает сроки их хранения [5]. При повышении безопасности пищевых продуктов и увеличении длительности их хранения ФП стали ассоциироваться с пользой для здоровья человека.

Начиная с 1900-х гг. были установлены уникальные свойства ФП, которые обеспечили их высокую значимость для здоровья человека:

1) непосредственная питательная ценность ФП, включая биологически активные соединения, образующиеся в результате процесса ферментации [6];

2) обеспечение локального увеличения состава микробиоты кишечника (МК) и создание микробных консорциумов в ФП для метаболической инженерии [7];

3) способность сообществ микроорганизмов, содержащихся в ФП, выдерживать желудочный транзит и становиться дополнительным компонентом МК или локально конкурировать с её представителями, улучшая качественный состав МК и функционирование микробиоты [8].

Кроме того, пробиотические бактерии, определяемые как «живые микроорганизмы, которые при употреблении в достаточных количествах приносят пользу здоровью хозяина», могут входить в состав микробиоты ФП [9]. Многие ФП содержат бактерии с пробиотическим потенциалом, которые добавляются в процессе их производства для снижения содержания аллергенных фракций продуктов [10].

Ферментация пищевых продуктов

Самые ранние свидетельства ферментации пищевых продуктов относятся к периоду неолита, около 7000 г. до н. э., в Китае [1]. К 6500 г. до н. э. появились первые способы превращения молока в сыр путём ферментации [2]. При этом в процессе приготовления выявились пищевые преимущества сыра, заключающиеся в концентрировании жира, белка и минеральных веществ и удалении лактозы, что делает сыр доступным для лиц, которые страдали непереносимостью лактозы и не могли употреблять молоко в раннем детстве. Процесс ферментации использовался всеми народами и применялся к средствам растительного и животного происхождения, доступным в разных регионах [6]. Благодаря этому существует более 5000 различных видов ФП [2]. Если учесть региональные и географические различия способов ферментации и приготовления ФП, эта цифра значительно возрастёт.

Для характеристики и классификации ФП использовались различные подходы, которые основаны преимущественно на пищевом субстрате. В результате этого ФП были сгруппированы на продукты, приготовленные из злаков, овощей, бобовых, корнеплодов/клубнеплодных культур, молока, мяса, рыбы, алкогольные напитки и иные [11]. Из-за древнего происхождения существует очень выраженная региональная дифференциация в распределении и популярности различных по качеству и количеству ФП. При этом местные модификации производства и адаптация процесса ферментации к определённым регионам значительно расширили разнообразие существующих ФП [12].

Целью ферментации продуктов с позиций микроорганизмов является производство энергии. Микробы, адаптированные к различным условиям окружающей среды, имеют большое число путей ферментации, самые значимые из них включают конечные продукты и микроорганизмы, ответственные за их производство [5]. Процессы окисления под воздействием микроорганизмов протекают с участием кислорода воздуха. Конечными продуктами могут быть не только СО2 и Н2О, но и продукты неполного окисления. Такие процессы называются окислительным брожением [13]. В естественных условиях окислительному брожению подвергаются все органические и многие минеральные вещества. Биологический смысл этих процессов тот же, что и процессов брожения: извлечение микробами энергии для их жизнедеятельности [14]. Рассмотрим самые важные из них.

Спиртовое брожение в 90% случаев осуществляют дрожжи родов Saccharomyces и Schizosaccharomyces, а также дрожжи рода Kloeckera, вызывающие спонтанное брожение виноградного сока, и представители родов Torula и Eudomyces. Дрожжи выдерживают до 9–12% этанола по объёму, а дрожжи расы sake, используемые при приготовлении рисовой водки сакэ, выдерживают до 18% этанола. Однако дрожжи не могут долго существовать в анаэробных условиях, поскольку одна из стадий биосинтеза фосфолипидов в их биомембранах требует присутствия кислорода, поэтому в анаэробных условиях дрожжевая клетка способна поделиться не более 6 раз [13]. В присутствии кислорода дрожжи переключаются со спиртового брожения на энергетически более выгодное аэробное дыхание, при котором они образуют в 20 раз больше биомассы. Такой переход называется эффектом Пастера [14].

Спиртовое брожение обнаружено лишь у единичных прокариот из-за редкой встречаемости у них фермента пируватдекарбоксилазы, необходимого для этого вида брожения. Строго анаэробная грамположительная бактерия Sarcina ventriculi способна к спиртовому брожению, подобно дрожжам. Бактерии Zymonomonas mobilis имеет пируватдекарбоксилазу, но спиртовое брожение не проводит, а сбраживает сахара по пути Энтнера–Дудорова [13]. Эта бактерия используется для сбраживания сока агавы в ходе приготовления текилы [2, 8]. Erwinia amylovora тоже имеет пируватдекарбоксилазу и способна к спиртовому брожению вместе с другими типами брожения [2, 7]. Некоторые клостридии и энтеробактерии, а также гетероферментативная молочнокислая бактерия Leuconostoc mesenteroides проводят брожения, в которых этанол является одним из продуктов. Ферментация этанолом отвечает за производство вин из ферментированных фруктов, пива из злаковых культур, таких как пшеница, ячмень и рожь, и других более крепких напитков, требующих дистилляции после ферментации, таких как саке из риса, водка из картофеля и ром из сахарного тростника [2, 8]. Бактериями, ответственными за сбраживание этанола, являются дрожжи Saccharomyces cerevisiae, хотя Zymomonas mobilis (грамотрицательная бактерия) используется, среди прочего, для производства ферментированного мексиканского напитка Пульке [15]. Следует отметить, что в ФП этанол может быть получен, хотя и в низких концентрациях, путём гетеролактического брожения. Хорошим примером этого является кефир, который может содержать до 2% этанола, который производится как дрожжами, так и гетероферментативной микробиотой, участвующей в процессе брожения [16].

Молочнокислое брожение является брожением, конечным продуктом которого выступает молочная кислота. Выделяют 2 основных вида молочнокислого брожения: гомоферментативное, при котором молочная кислота составляет до 90% продукта, и гетероферментативное, при котором на её долю приходится лишь половина [13]. Гомоферментативное брожение осуществляют представители родов Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, которые обитают в пищеварительном тракте и молочных железах млекопитающих, а также на поверхности растений. При гомоферментативном молочнокислом брожении сахара сбраживаются через гликолиз, и около 90% конечного продукта приходится на лактат (остальные 10% составляют ацетат, ацетоин и этанол). Субстратом для гомоферментативного молочнокислого брожения служат лактоза, другие моно- и дисахариды, а также органические кислоты [5, 14].

Основным субстратом для гетероферментативного молочнокислого брожения является мальтоза. При этом ацетил-КоА может преобразовываться в 2 направлениях: окисляться до ацетата, давая ещё одну молекулу АТФ, либо восстанавливаться до этанола за счёт NADH+H+. У гетероферментативных бактерий нет ключевых ферментов гликолиза — альдолазы и триозофосфатизомеразы, из-за чего бактерии не могут окислять сахара с помощью гликолиза.

Молочнокислое брожение осуществляют филогенетически неродственные организмы: представители порядков Lactobacillales, Bacillales, а также семейства Bifidobacteriaceae, которые живут исключительно за счёт брожения. Морфологически они неоднородны, все являются грамположительными, неподвижны и не образуют спор (за исключением семейства Sporolactobacillaceae). Молочнокислые бактерии ответственны за процесс яблочно-молочного брожения, который также участвует в производстве вина; в основном это происходит после спиртовой ферментации дрожжами [14]. Эта реакция превращает L-яблочную кислоту в L-молочную кислоту и углекислый газ и приводит к образованию других вкусовых соединений, таких как диацетил, снижает кислотность вина и повышает микробиологическую стабильность. Основным возбудителем, связанным с этим процессом, является Oenococcus oeni, хотя могут быть использованы и другие виды Lactobacillaceae и Pediococcus [18].

Уксуснокислое брожение — это биохимический процесс окисления углеводов и этилового спирта в аэробных условиях с участием кислорода воздуха до уксусной кислоты, осуществляемый уксуснокислыми бактериями семейства Gluconobacter, а также уксусным грибом Mycoderma aceti. При уксуснокислом брожении реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии: сначала образуется уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту. Этот тип брожения относят к неполному окислению, т. к. окисление спирта не идёт до углекислого газа [13]. Возбудителями этого вида брожения являются уксуснокислые бактерии — аэробные палочки, среди которых есть подвижные и неподвижные [19]. В качестве источников углерода используют спирт и сахара. С точки зрения промышленного производства уксуса аэробные виды Acetobacter и Komagataeibacter представляют особый интерес из-за их высокой переносимости как субстрата (этанола), так и продукта (ацетата), присутствующего в их питательных средах [20].

Лимоннокислое брожение — это окисление сахара в лимонную кислоту, которое вызывает гриб Aspergillus niger (черный). В настоящее время лимонную кислоту получают не с помощью этого гриба, а биохимическим способом. Цитратная ферментация является важным метаболическим путём для некоторых ферментированных пищевых продуктов, в частности, в молочном секторе [2, 13]. Эта ферментация может проводиться гомо- и гетеролактическими бактериями, самой важной из которых является L. lactis subsp. Lactis diacetylactis и некоторые виды Leuconostoc. Ферментация лимонной кислотой важна при производстве ряда молочных продуктов, таких как творог, где диацетил придает маслянистый аромат, а в других сортах сыра образование углекислого газа отвечает за образование глазков [21].

Маслянокислое брожение — это брожение, которое характеризуется анаэробным окислением сахара под действием маслянокислых бактерий с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода [13, 22]. Эти бактерии способны сбраживать простые сахара, сложные углеводы (крахмал), пектиновые вещества и др. Маслянокислые бактерии широко распространены в природе, находясь в почве, в иле озер и болот, в скоплениях различных остатков, загрязнённой воде, молоке, сыре. Вызываемое этими бактериями брожение имеет важное значение в превращениях веществ в природе и разложении мертвых тел. Масляная кислота обладает специфическим запахом, привлекающим детритофагов (падальщиков). Этот тип брожения применяется в промышленности для получения масляной кислоты (продуцент Clostridium butyricum) [23]. Сама масляная кислота обладает резким запахом прогорклого масла, однако её эфиры отличаются приятным ароматом: метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый — грушевый, амиловый — ананасный. Эфиры масляной кислоты используют в кондитерской, безалкогольной и парфюмерной промышленности.

Ацетонобутиловое брожение — это тип брожения, характеризующийся превращением углеводов ацетонобутиловыми бактериями с образованием ацетона и бутилового спирта (бутанола) [13]. Этот биохимический процесс вызывают бактерии Clostridium acetobutylicum и Granulobacter butyricum [23]. В качестве субстрата используются глюкоза, глицерин, пируват. Глюкоза расщепляется по гликолитическому пути. Процесс имеет двухфазный характер: первая фаза — кислотная — вначале при сбраживании глюкозы выделяются масляная кислота и уксусная кислота. Вторая фаза — ацетонобутиловая, в которой по мере подкисления среды (до рН ниже 5) и повышения в ней концентрации жирных кислот индуцируется синтез ферментов, приводящих к накоплению нейтральных продуктов, в первую очередь н-бутанола и ацетона, образуется некоторое количество этанола и других веществ.

Пропионовокислое брожение — это тип брожения, осуществляемый пропионовокислыми бактериями, который приводит к сбраживанию углеводов с образованием пропионовой кислоты, углекислоты и воды [13]. Этот тип брожения происходит в анаэробных условиях под действием бактерий из рода Propionibacterium, которые способны фиксировать CO2, при этом из пировиноградной кислоты и CO2 образуется щавелевоуксусная кислота, превращающаяся в янтарную кислоту, из которой декарбоксилированием образуется пропионовая кислота и выделяется энергия. На уровне метилмалонил–КоА, образующегося из активизированного сукцината (сукцинил–КоА), происходят декарбоксилирование и образование пропионил–КоА, а затем пропионата как продукта брожения [14]. Эмменталь и другие швейцарские сыры производятся благодаря свойствам пропионовокислых бактерий для ферментации лактата в пропионовую кислоту, при совместном образовании ацетата и CO2 образуются вкус и глазки, характерные для этих видов сыра [19]. Пропионовокислые бактерии, используемые при производстве швейцарских сыров, используют путь метилмалонил–КоА [13].

Таким образом, в результате осуществляемых культурными микроорганизмами химических реакций растительное или животное сырье превращается в ФП. С помощью микроорганизмов получают многие жизненно важные продукты питания и, хотя изготовление их знакомо человеку с древних времен, роль микроорганизмов в этих процессах открыта сравнительно недавно. При различных типах брожения используются субстраты, имеющиеся в исходном пищевом материале, которые преобразуются в продукты, влияющие на вкусовые характеристики ФП [24]. В процессе ферментации пищевых продуктов микроорганизмы высвобождают аминокислоты и биологически активные пептиды из белков, преобразовывают жиры в более полезные для здоровья формы, такие как конъюгированная линолевая кислота, и продуцируют широкий спектр метаболитов, включая короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), витамины, экзополисахариды и γ-аминомасляную кислоту; всё это влияет на сенсорные характеристики и укрепляет здоровье [11].

Микробиота ферментированных пищевых продуктов

Традиционно для ферментации пищевых продуктов использовалась микробиота, которая естественным образом содержится в сыром пищевом материале или получена путём переноса из ФП [2, 8]. Однако в современных системах производства пищевых продуктов широко используются хорошо изученные или определённые заквасочные культуры микробов для получения воспроизводимых продуктов, способных обеспечить соответствие потребительским стандартам и безопасность [25]. При секвенировании ДНК метагеномных ФП были выявлены популяции различных ранее нераспознанных случайных микроорганизмов: бактерий, дрожжей, нитевидных и плесневых грибков видов Arthrobacter, Bacillus, Bifidobacterium, Brachybacterium, Brevibacterium, Enterobacter, Hafnia и др. [12, 25]. Оценивая микробиологическое разнообразие ФП, можно получить представление об их потенциальном воздействии на здоровье человека. Ярким примером разнообразия микробиоты ФП являются сыры [26]. Микробиота, которая формируется во время созревания сыра, определяется молоком и другими ингредиентами, заквасками, добавляемыми в начале производства, а также условиями в помещении для производства сыра и его созревания. В то время как большинство сыров производится из коровьего молока, есть сыры из овечьего, козьего, буйволиного, верблюжьего и даже ослиного молока [27]. К микробиоте, общей для всего сырого молока, относятся лактококки, лактобациллы, лейконостоки, стрептококки и энтерококки, которые влияют на микробный состав конечного продукта [28]. Микробиомы некоторых сыров могут усложняться поддержанием различных микробных сообществ. Например, сыр с начинкой получается путём втирания или «размазывания» микроорганизмов по поверхности только что сформованного сыра, в результате образуется корка с ярко выраженным вкусом и собственной микробиотой поверхности, которая сильно отличается от микробиоты в сердцевине сыра [29].

Польза ферментированных продуктов для здоровья

Многие ФП употребляются в пищу без дальнейшей обработки и содержат значительные популяции микроорганизмов численностью до 108 КОЕ/г; они непосредственно попадают в желудочно-кишечный тракт человека, где взаимодействуют с МК или могут закрепиться в ней как её часть. При этом потребление ФП обеспечивает потенциальные преимущества этих продуктов путём положительного воздействия на здоровье [30]. Это обусловлено тем, что в ФП обычно используются необработанные сырые ингредиенты, в них не добавляются консерванты, красители или ароматизаторы, они производятся с использованием давно зарекомендовавших себя, экологически чистых, во многих случаях традиционных технологий [2]. Для большинства потребителей привлекательна идея о том, что это «живые продукты», содержащие натуральные компоненты и разнообразную микробиоту [31]. При этом выявлены значимые связи между контролем веса и потреблением кисломолочных продуктов, снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета 2-го типа и смертности, связанной с этими формами патологии [32, 33]. Потребление различных ФП связано также с модуляцией МК при лечении нейродегенеративной патологии, воспалительных заболеваний кишечника и МК [34, 35].

Изменения в пищевых продуктах, возникающие в процессе ферментации, повышают усвояемость сложных углеводов и белков за счёт расщепления крахмала до олигосахаридов и полипептидов до аминокислот [14]. Ферментация способствует дестабилизации мицелл казеина бактериями, присутствующими в молоке, что повышает усвояемость молочного белка [28]. Кроме того, ферментация может способствовать преобразованию сырых продуктов, что позволяет потребителям, не переносящим исходный сырой продукт, употреблять эти продукты. При катаболизме белков, липидов и углеводов в процессе ферментации могут образовываться биологически активные соединения и значимые для здоровья микробные метаболиты [36]. Установлена продукция витаминов и антиоксидантов во время ферментации пищевых продуктов, в частности, представителями семейства Lactobacillaceae [37]. Витамины В7, В11 и В12 вырабатываются в кисломолочных продуктах лактобактериями (Lactiplantibacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii, Limosilactobacillus reuteri), пропионибактериями, бифидобактериями и несколькими видами стрептококков [37, 38]. L. plantarum регулирует физиологию кишечника и кишечные нейроны при синдроме раздражённого кишечника посредством микробных метаболитов триптофана [39]. Антиоксиданты, содержащиеся в продуктах питания и защищающие от вредного воздействия свободных радикалов, вырабатываются в ФП микроорганизмами, активирующими эстеразы [2, 40]. Пептиды, ингибирующие ангиотензин-1-превращающий фермент, были обнаружены в немолочных продуктах, таких как ферментированные мясные колбасы, изготовленные с использованием штаммов L. sakei и L. curvatus [40].

Многие микроорганизмы, участвующие в ферментации пищевых продуктов, способны продуцировать высокомолекулярные экзополисахариды (ЭПС) из простых сахаров, присутствующих в сырых пищевых продуктах. ЭПС могут продуцироваться видами Zymomonas, Leuconostoc, Pediococcus и Streptococcus, а также представителями семейства Lactobacillaceae [41]. Бактерии, производящие ЭПС, играют важную роль в иммуномодуляции, которая может быть как стимулирующей, так и подавляющей в зависимости от различных факторов [42]. В то время как пребиотики и пробиотические бактерии способны снижать уровень холестерина с помощью различных механизмов, ЭПС снижает содержание холестерина, связывая желчь (в состав которой входит холестерин) из кишечника с оболочкой бактериальных клеток, тем самым уменьшая реабсорбцию и переработку желчи [43].

Влияние ферментированных продуктов на микробиоту кишечника

Регистрируются общие сдвиги в микробной популяции, которые не обязательно отражают содержание микробов в ФП [44]. Анализ влияния потребления ферментированных растений на микробные и метаболические различия у потребителей (7000 участников) выявил существенные различия между МК потребителей и непотребителей ФП. МК потребителей ФП были связаны с Bacteroides spp., Pseudomonas spp., Dorea spp., Lachnospiraceae, Prevotella spp., Alistipes putredinis, Oscillospira spp., Enterobacteriaceae, Fusobacterium spp., Actinomyces spp., Achromobacter spp., Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides uniformis, Clostridiales и Delftia spp. [2, 11, 45]. Диета, богатая ФП, способствовала увеличению альфа-разнообразия МК, чего не наблюдалось при употреблении клетчатки.

Способность ФП воздействовать на МК не ограничивается кисломолочными продуктами. Различное содержание моносахаридов в пищевых волокнах изменяет состав МК и процессы ферментации. Доказано, что ФП способны изменять МК, хотя часто не ясно, как происходят эти изменения [46]. ФП могут влиять на МК благодаря питательным веществам, содержащимся в их матрице, и посредством собственной микробиоты. При этом питательные вещества из ФП могут напрямую влиять на МК хозяина [44]. Например, ферментация приводит к повышению биодоступности полифенолов в ФП, которые имеют антиоксидантные свойства и непосредственно влияют на МК, ингибируя патогены [47]. Полифенолы могут переноситься кишечными микробами, но не патогенами, благодаря способности расщеплять их до менее вредных соединений; некоторые кишечные микробы, такие как лактобациллы, даже способны использовать полифенолы в качестве питательного субстрата [48].

Сам состав микробиоты влияет на биодоступность поступающих в организм полифенолов с помощью бактериальных ферментов (например, эстераз, деметилаз), преобразуя их в формы, способные всасываться через стенку кишечника, что способствует увеличению общего микробного разнообразия и уменьшению уровней общего холестерина [43]. Поскольку полифенолы могут подавлять патогенные бактерии и потенциально приносить пользу полезным бактериям, потребление ФП с высоким содержанием полифенолов может повлиять на кишечные бактерии [49].

КЖК образуются в результате катаболизма микробами углеводных соединений. Это важно для питания человека, поскольку микробы, обитающие в толстой кишке, способны к этому ферментативному процессу, и образующиеся при этом КЖК влияют на уровень рН, концентрацию слизи и используются как источник энергии [41]. При этом некоторые ФП содержат большое количество легкодоступных КЖК и потенциально могут воздействовать на МК, изменяя содержание определённых соединений в пище. Кроме того, микробиота ФП продуцирует бактериоцины, которые обеспечивают безопасность пищевых продуктов [50].

Вместе с тем в ФП обнаружены бактерии, способные выдерживать желудочный транзит (рН 2,2 и пепсин) в течение 90 мин с последующим 150-минутным воздействием синтетического дуоденального сока (рН 8,0, панкреатин и желчь) [2, 44]. Хотя выживаемость микробов по-прежнему зависит от штамма, анализ L. plantarum показал, что они хорошо выживают в желудочных условиях [39]. При этом популяция микробов с концентрацией 107 КОЕ/г может пережить желудочный транзит и является достаточной для потенциального воздействия на МК [50]. Эта способность штаммов лактобактерий, содержащихся в ФП, выживать в процессе пищеварения позволяет им влиять на качество МК.

Однако значимость ФП для защиты бактерий в процессе пищеварения требует пристального внимания [51]. Ранее было установлено, что рацион питания, в котором преобладают определённые макроэлементы и наблюдается дефицит других, влияет на состав МК, при этом энтеротипы (определяющие микробиоту на основе доминирующих таксонов) развиваются, когда такой режим питания является долгосрочным [24, 44]. Выявлено, что микробиоты ФП и кишечника достаточно тесно взаимодействуют, что приводит к изменениям экспрессии генов и микробного метаболизма в ФП, что используется для увеличения их биологической активности [24, 52]. Таким образом, микробиота ФП оказывает различное позитивное воздействие на МК.

Заключение

ФП занимают важное место в истории человечества и, хотя изначально их основной функцией было продление срока годности сезонных продуктов, польза для здоровья, связанная с их потреблением, давно признана [2, 51]. Почти все основные продукты питания, потребляемые человеком, могут подвергаться ферментации, которая увеличивает потенциал их пищевого и терапевтического воздействия. Региональные и географические модификации ферментации значительно расширили разнообразие ФП. Например, как в случае с сыром; в то время как сыр производится из молока ограниченного числа видов млекопитающих, различные технологии ферментации привели к появлению более 1000 сортов сыра [2, 26].

С большинством ФП связан широкий спектр некондиционных микробов, масштабы которых в полной мере становятся очевидными только сейчас, благодаря применению высокопроизводительных технологий секвенирования ДНК [53]. Недавно создана доступная онлайн-база данных Omics Database of Fermentative Microbes (ODFM), которая функционирует как архив аннотированных геномных данных о микробах, связанных с ФП, и позволяет оценить отдельные штаммы в качестве потенциальных заквасочных культур [54]. ODFM архивирует последовательности генома, метагенома, метатаксонома и (мета)транскриптома бактерий, архей, эукариотических микроорганизмов и вирусов, связанных с ФП. Пользователям доступно более 130 бактериальных, 38 архейных и 28 эукариотических геномов, что позволяет проводить таксономический анализ входного запроса по базе данных. Очевидно, что ODFM — это современная база данных, охватывающая геномы всего микробиома в рамках конкретной пищевой экосистемы и предоставляющая информацию для оценки микробных изолятов в качестве потенциальных источников ферментации для производства ФП, метаболической инженерии и синтетической биологии [55–57]. Например, картирование микробиоты в молочной промышленности позволяет выявить новые виды и гены, отвечающие за пробиотическую и биозащитную активность микробиоты, что улучшает качества традиционных ФП [58]. ФП легче усваиваются благодаря частичному расщеплению белка во время ферментации, они могут быть обогащены витаминами и антиоксидантами. Ферментация приводит к высвобождению биологически активных пептидов, например, хорошо известных ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента и продукции бактериальных ЭПС, которые могут способствовать снижению уровня холестерина [43].

В последние годы МК человека уделяется большое внимание, появляется всё больше доказательств того, что он влияет как на физическое, так и на психическое здоровье [2, 37]. Возрастные особенности образа жизни детей, включая диету, могут значимо влиять на здоровье и качественный состав МК в норме и при некоторых формах патологии, например, синдроме раздражённого кишечника у детей [59]. ФП положительно влияют на МК, обеспечивают питательными веществами, стимулируют или подавляют активность представителей МК. Очень перспективными являются исследования, которые показали, что микробные сообщества пищевого происхождения служат потенциальными резервуарами генов устойчивости патогенов к противомикробным препаратам [60]. Некоторые биологически активные соединения, вырабатываемые микробами в продуктах питания, включая полифенолы и КЖК, могут оказывать благотворное воздействие при употреблении в пищу. Определённые штаммы микроорганизмов, содержащиеся в продуктах питания, способны выдерживать переваривание, а ФП являются полезными транспортными средствами для безопасной доставки пробиотических штаммов в кишечник, что полезно для здоровья [61].