Ajayi, Ayodeji

Ogunleye, Bimpe O

Ohore, Hannah U.

Oluwasola, Michael A.

Covenant University Repository

                 Trop J Nat Prod Res, November 2020; 4(11):861‐865                     ISSN 2616‐0684 (Print)                                                                                                                                                                ISSN 2616‐0692 (Electronic)   861 © 2020 the authors.  This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License   Tropical Journal of Natural Product Research  Available online at https://www.tjnpr.org Review Article   Functional Foods and the Gut Microbiome     Ayodeji S. Ajayi*, Bimpe O. Ogunleye, Michael A. Oluwasola, Hannah U. Ohore, Olayemi O. Akinnola   Department of Biological Sciences, Covenant University, Ota, Ogun State, Nigeria   Introduction  Functional foods  are foods  that have  functional (naturally occurring,  biologically  active)  components,  which  tend  to  confer health benefits far  more than  ordinary nutrition.  It was  reported that the components  are crucial  in the prevention  of disease.1  Functional foods, as defined by Health Canada, are products that look like tradi‐tional foods but are proven to offer some physiological benefits. The combination of foods with some herbal medicines forms the basis for most outstanding traditional functional foods.  Functional foods include the following:    Foods  enhanced  with  biologically  active  substances (for example, probiotics) and   Derived food compounds added to conventional foods (for example, prebiotics).    Normal foods  containing inherent  biologically active substances  (for  example,  dietary  fibre, dietary  poly‐phenol, phytochemical).  Functional foods show some similarities  in appearance with  conven‐tional foods.  Still, functional foods  exhibit physiological  advantages with the ability to diminish the danger of constant sickness past essen‐tial  dietary  capacities,  including  support  of  gut  well‐being,  unlike conventional foods.2  Probiotics as functional food Probiotics, as defined by FAO/WHO in 2001, are live microorganisms that on ingestion in the right proportion confers a health benefit on the host.  The  probiotics concept  was hypothesised by  Elie Metchnikoff 1900 years ago after he observed that the Bulgarian peasants live    *Corresponding author.  E mail: ola.ayepola@covenantuniversity.edu.ng;       ayodejisalvation@gmail.com           Tel: +2348167996236  Citation: Ajayi AS, Ogunleye BO, Oluwasola MA, Ohore HU, Akinnola OO. Functional Foods  and the Gut  Microbiome.   Trop J  Nat Prod  Res. 2020; 4(11):861‐865. doi.org/10.26538/tjnpr/v4i11.3   Official  Journal of Natural Product Research Group, Faculty of Pharmacy,  University of Benin, Benin City, Nigeria. longer  and  healthier, which  was traceable  to the  intake of  products associated with fermented  milk. He  noted that  organisms that  shield the gut from the destroying impact of other harmful bacteria are pre‐sent  in  yoghurt. Due  to  their  preventive  and  curative properties,  a series of beneficial microbes have gained usage over the years as pro‐biotics both in human and animal feeds formulation.3  Criteria for selecting probiotics  The primary criteria in selecting suitable bacteria species include ade‐quate dose, ability to remain  viable with processing and during stor‐age, ability to survive intestinal transit, and aspiring health impacts on consumers.4  Locally fermented foods as potential probiotics vehicles Fermented foods form part of the foremost African food. The fermen‐tation process describes the anaerobic breakdown of organic substrates into acids or  alcohol through the  action of enzymes produced by mi‐croorganisms,  majorly  bacteria,  and  yeasts.5  Fermentation  helps  in nutritional enhancement, health stimulating, flavour addition, and food preservation.6  Fermentation  contributes  to  the  development  of  the nation's  economy  by creating  diverse food  for constant  availability, increases farmers' income, and  causes a  reduction in  harvest losses.7 Some of the locally fermented foods  in Nigeria include; Iru from lo‐cust bean  (Parkia biglobosa), Ugba from oil bean seed (Pentaclethra macrophylla),8  Garri from  cassava (Manihot  esculenta), Lafun  from cassava  (Manihot  esculenta),  Ogiri  from  melon  seed  (Colocynthis citrullus, Coloncythis  vulgaris),8 Amasi,  Banu, Ogi, Injera,  Mahewu and Kunu. Lactic  Acid Bacteria  (LAB) have been  shown by  several studies to be present during the fermentation of many African indige‐nous foods.9  Aside from  the regular  role they play during  fermenta‐tion, lactic acid bacteria have also been shown to have a series of ap‐plications in food fermentation products that have health benefit when consumed by individuals  across the globe.9 A specific strain of LAB often play the role of probiotics when present adequately in a diet, and this has given them relevance in the industries and in some optimised local fermentation processes where they are being used as starter cul‐tures.10    ARTICLE I NF O ABSTRACT Article history: Received 28 August 2020 Revised 03 November 2020 Accepted 23 November 2020 Published online 30 November 2020 The diversity of microorganisms that inhabits the gut play vital roles as determinants of human health. Among  other factors,  diet has  a significant  impact on  gut  microbial composition  and function. This is as a result of the biotransformation of food components and the production of metabolites by the microorganisms. Examples of gut microbiota include Bifidobacterium, Lac‐tobacillus, Streptococcus, Saccharomyces cerevisiae. The interplay between the diet, gut micro‐biota,  and the  host occurs  as the  diet changes  the gut  microbiota composition  and function, which in turn  affects the host biochemical processes. Thus, diet is currently considered one of the most critical factors that control microbiota structure and metabolism. Functional foods such as probiotic products, prebiotics, symbiotic and dietary polyphenols can modulate the microbio‐ta. This is  a result  of the  health benefits associated  with these  foods. More knowledge  of the interactions between functional foods and specific intestinal bacteria could contribute to a better understanding of both positive and  negative interactions  in vivo and  the identification of new microorganisms inhabiting the gut.  Keywords: Probiotics, Prebiotics, Synbiotics, Gut microbiota.  Copyright: ©  2020  Ajayi  et  al.  This  is  an  open‐access article distributed under the terms of the Crea‐tive  Commons  Attribution  License,  which  permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.                                               Trop J Nat Prod Res, November 2020; 4(11):861‐865                    ISSN 2616‐0684 (Print)                                                                                                                                                                ISSN 2616‐0692 (Electronic)   862 © 2020 the authors. This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License Prebiotics as functional food Prebiotics are short‐chain carbohydrates (SCCs) that cannot be digest‐ed by human digestive enzymes.11 They are a non‐metabolisable food component that transits to the colon, where it undergoes fermentation by selected  microorganisms.11 The host  gain from this when it  selec‐tively permits the growth of one or more useful microbes. Prebiotics definition somehow  resembles dietary  fibre definition,  but it  differs because of  its preference for large groups of resident microbes. Pres‐ently, only  non‐digestible carbohydrate  (CHO) molecules  (disaccha‐rides, oligosaccharides, polysaccharides), resistant starches, and sugar polyols have  been shown  to exhibit  prebiotic properties.  Commonly used prebiotics  in human diets  includes; Lactulose,  Galactooligosac‐charides(GOS),  Fructooligosaccharides  (FOS), inulin  and  inulin  hy‐drolysates, Maltooligosaccharides, and Resistant starch.  Synbiotics as functional foods Prebiotics has  limited capacity  in the sense  that it  can influence the growth  of  only available  bacteria in  the large  intestine. In  contrast, probiotics are the species introduced that have to compete for nutrition and conditions available for growth with  the resident commensal or‐ganisms.  Resident  microbes  already  inhabit  most  of the  ecological niches present, thereby making it hard for newly introduced probiotics to thrive and be established. Based on this simple fact, synbiotics was developed, which is the mixture of both probiotics and prebiotics. The rationale behind this being that when the right proportion of probiotics and prebiotics  are present,  prebiotic should help  probiotics to  thrive well in the gut until they are established.12 Synbiotics are being used in food product formulation to maximise their synergic effects.   Dietary polyphenols as functional foods Dietary polyphenols are naturally occurring compounds in plants like fruits, vegetables,  cereals, wine and  coffee. Based on  their structure and  chemical  compositions, they  are  classified  into  flavonoids  and non‐flavonoids.13 Flavonoids are divided into  flavones, dihydroflavo‐nols, flavonols,  flavonols, anthocyanidins,  isoflavones and  proantho‐cyanidins. It  is widely known  for its antioxidant,  anti‐inflammatory, anticancer  and  neurone  protection properties. Fruits  such  as  apple, pineapple, avocado, grapes,  guava, pomegranates to mention but  few are good sources of polyphenols.  Microbiota and microbiome Humans have been tagged one of the most complex living unit owing to evolution.  Microbiotic cells  form the  more significant  part of  the total human cells with up to 10 to 100 trillion residing within a single individual, thereby forming up to fifty per cent of the total cell count.14 The microbiome is referred to as the microbial occupant of a popula‐tion.15 Microbiome connotes the community of commensal, symbiotic and pathogenic  microorganisms competing with  our body  space and has a  great impact  on the determination  of well‐being  and disease.16 Microbiota means a microbial community; commonly described based on the habitat that it occupies while microbiome is the total genomes and genes found among the members of microbiota.17  Gut microbiota Numerous  populace  of  microorganisms  colonised  the  human  gut, predominantly bacteria  as evaluated, a grown‐up adult is made up of 100 trillion cells in their microbiota, which makes it exceed the whole of human cells by 101.19 It was reported that the ability of the intesti‐nal  microbiome  to carry  out the  function  of  metabolism is  roughly 102‐times more prominent than that of the human liver and is traceable to the consequence of  the incredible  assorted variety  of microorgan‐isms framing  the populace  and thus the  number of genes present  in them.20  Functions of the gut microbiota Mutualistic relationship exists among the gut  microbiota and the hu‐man host,  and the bacteria assist in the homeostatic regulation of  the host body while the host intestine creates a suitable environment that supports the growth of the   bacteria.21   Figure 1: Microorganisms occupying different parts of the gut and their abundance.18    It was reported that the gut microbiota play a crucial role in digestion, absorption and  energy production as  well as  the production  of vita‐mins K2, folate and short‐chain fatty acids (SCFAs) for the host.22‐24 Other functions of the gut microbiota include building and boosting of the  intestinal  immune  system,  secretion  of  antimicrobial  products which act against pathogenic bacteria, maintaining gut integrity, utilis‐es non‐digestible ingredients from food, producing nutritional factors such as Vitamins, detoxifying the malicious xenobiotics and influenc‐ing the host health.25 These functions are indispensable, because with‐out gut  microbiota or  with its  removal with wide range anti‐infection agents, the noticeable problem can  occur, for example,  inappropriate build‐up of the intestinal immunity and the development of gut patho‐genic organisms.25 The gut microbiota is crucial in digestion, and it shows some variation at each anatomic site of the gut which is as a result of change in some factors such as temperature, pH, redox potential, oxygen tension, wa‐ter activity and light.26 The gut microbiota plays its role mostly in the colon  where there  is no  secretion of  digestive  enzymes to  carryout metabolism of  indigestible  macronutrients in  the ileum.26,27  Polysac‐charides and oligosaccharides form the primary indigestible macronu‐trients  which are  later fermented  by the  commensal  bacteria of  the colon  thereby  leading  to  the  production  of  short  chain  fatty  acids (SCFAs) and  phenolic compounds  which are  further metabolised  to produce or synthesise bioactive compounds.27 Bacterial proteinase and peptidase  produced  by  some  species  like  Propionibacterium  spp., Clostridia spp., Prevotella spp., Bifidobacterium spp. and Bacteroides spp. aid the fermentation of protein in the colon.26,27 Gut microbiota also helps in determining brain health. It was reported that mood, memory  and also  cognition could be  affected by  gut mi‐crobiota  and it  has been  clinically and  therapeutically associated  to some disorders such as alcoholism, restless leg syndrome, fibromyal‐gia and chronic  fatigue syndrome.28‐30  Alteration in the  gut microbi‐ome  composition  are  communicated  to  the  central  nervous  system through the  vagus nerve, and  this have a  direct effect  on cognition, behaviour and stress reactivity.31 Neurotransmitters like noradrenaline, serotonin, acetylcholine  and gamma‐aminobutyric  acid (GABA)  can be  synthesised by  gut  microbiota and  this  may  increase the  neuro‐transmitter  levels  in the  CNS  which  affect  the performance  of  the CNS.32‐34                                                Trop J Nat Prod Res, November 2020; 4(11):861‐865                    ISSN 2616‐0684 (Print)                                                                                         

Sexually Transmitted Infections, Cancer, Oncogene, Inflammation

http://eprints.covenantuniversity.edu.ng/16856/1/Functional%20Foods.pdf

Sexually Transmitted Infections, Cancer, Oncogene, Inflammation

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Covenant University Repository