Probiotik didefinisikan oleh FAO/WHO sebagai “mikroorganisme hidup yang bila diberikan dalam jumlah yang cukup memberikan manfaat kesehatan pada inangnya.” Genera yang paling banyak didokumentasikan adalah Lactobacillus (L. rhamnosus GG, L. casei Shirota, L. acidophilus) dan Bifidobacterium (B.lactis BB-12, B. longum subsp. infantis), bersama dengan ragi Saccharomyces boulardii. Definisi tersebut mengharuskan strain diidentifikasi berdasarkan genus, spesies, dan karakterisasi tingkat strain, dan bahwa manfaat kesehatan ditunjukkan dalam penelitian pada manusia untuk klaim tertentu.
Mekanisme kerja probiotik bersifat multifaktorial. Pengecualian kompetitif melibatkan menempati tempat adhesi pada sel epitel usus dan bersaing dengan patogen untuk mendapatkan nutrisi. Produksi asam lemak rantai pendek (SCFA; asetat, propionat, butirat) melalui fermentasi karbohidrat yang tidak tercerna menurunkan pH lumen, menghambat patogen, dan berfungsi sebagai sumber energi untuk kolonosit. Modulasi imun mencakup peningkatan IgA sekretori, modulasi respons sel dendritik dan sel T-regulator, dan pengurangan sitokin proinflamasi. Probiotik juga memperkuat penghalang usus dengan meningkatkan regulasi protein sambungan ketat.
Manfaat kesehatan yang didukung oleh bukti klinis termasuk pencegahan dan pengurangan diare terkait antibiotik (AAD), khususnya pada L. rhamnosus GG dan S. boulardii. Khasiatnya juga ditetapkan untuk pencegahan infeksi Clostridium difficile, pengurangan enterokolitis nekrotikans pada bayi prematur, pengelolaan gejala sindrom iritasi usus besar (IBS), dan pengurangan gastroenteritis menular akut pada anak-anak. Bukti yang muncul mendukung peran dalam kesehatan metabolisme, pengaturan suasana hati (poros usus-otak), dan pencegahan alergi, meskipun diperlukan lebih banyak penelitian.
Dosis layak yang diperlukan umumnya 10⁶ hingga 10⁹ CFU per porsi pada akhir masa simpan. Viabilitas selama produksi dan penyimpanan dipengaruhi oleh sensitivitas oksigen (khususnya Bifidobacterium), aktivitas air, suhu penyimpanan, dan keasaman produk fermentasi. Teknologi perlindungan meliputi mikroenkapsulasi, pengeringan beku dengan krioprotektan, dan pemilihan strain untuk toleransi asam dan empedu. Kerangka peraturan (GRAS di AS, QPS di UE) memerlukan penilaian keamanan terhadap strain baru. Strain probiotik harus bertahan dalam produksi kultur starter dan penyimpanan. Manfaat kesehatannya dapat ditingkatkan dengan prebiotik dan sinbiotik. Banyak bakteri probiotik adalah bakteri asam laktat.
