2010-10-09

1

BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ

W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

Współczesne trendy w biotechnologii żywności

Studia niestacjonarne

Katedra Mikrobiologii i Biotechnologii Stosowanej

Bakterie fermentacji mlekowej

(LAB, ang. Lactic Acid Bacteria)

-

gramdodatnie

-

beztlenowe bądź względnie beztlenowe

-

katalazoujemne

-

nie zawierają enzymów cyklu Krebsa i łańcucha
oddechowego, a energię uzyskują na drodze
fosforylacji substratowej

-

nieprzetwarnikujące

-

nieurzęsione

-

pH 5,5-5,8 i niższe

Naturalnym środowiskiem występowania bakterii fermentacji mlekowej jest mleko, rośliny, a

także błony śluzowe oraz przewód pokarmowy człowieka i zwierząt

.

2010-10-09

2

Bakterie fermentacji mlekowej różnią się:

ilością produkowanego kwasu mlekowego zależnie
od gatunku od 0,6 do 3%;

tolerancją na niskie pH środowiska;

optymalnymi temperaturami rozwoju;

sposobem metabolizowania cukrów;

środowiskiem bytowania.

Podział bakterii fermentacji mlekowej

2010-10-09

3

Podział bakterii fermentacji mlekowej ze względu na
wymagania temperaturowe:

mezofile - optymalna temp.20-28°C, produkcja do 1,5%
kwasu mlekowego;

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum,

Leuconostoc.

termofile – optymalna temp. 40-45°C, produkcja do 3%
kwasu mlekowego;

Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus

Podział bakterii mlekowych ze wzg. na szlaki przemian cukrów:

homofermentatywne (produkt końcowy: kwas mlekowy)
(Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus
plantarum, Lactobacillus acidophilus).

heterofermentatywne (produkt końcowy: kwas mlekowy, kwas
octowy i alkohol etylowy)
(Leuconostoc, niektóre z rodzaju Lactobacillus, np.: Lactobacillus
brevis, Lactobacillus fermentum).

Bakterie pseudomlekowe (Micrococcus i Microbacterium) p.: Bacterium gracile,

Bacterium mannitopeum- biologiczne odkwaszanie wina; zmętnienie, nieprzyjemny
zapach i smak

2010-10-09

4

Homofermentacja

Homofermentacja mlekowa

mlekowa

Homofermentacja

Homofermentacja mlekowa

mlekowa

Homofermentacja mlekowa jest procesem
przemiany glukozy w szlaku EMP, w wyniku
którego tworzone są 2 cząsteczki
pirogronianu.
Powstały kwas pirogronowy pod wpływem
dehydrogenazy mleczanowej i w obecności
NADH podlega redukcji do kwasu
mlekowego. Niewielka część pirogronianu
ulega dekarboksylacji i powstają uboczne
metabolity węglowe i CO

2

.

Typowymi przedstawicielami są:
- Lactococcus lactis,
- Lactobacillus delbrueckii
- Lactobacillus plantarum,
- Lactobacillus acidophilus

.

Homofermentacja glukozy

2010-10-09

5

Homofermentacja

Homofermentacja mlekowa

mlekowa

Podstawowym substratem jest laktoza.
Wolna laktoza (u bakterii termofilnych) hydrolizowana wewnątrz komórki do glukozy
i galaktozy (β-galaktozydaza), glukoza wchodzi w szlak glikolityczny (EMP)
bezpośrednio, galaktoza jest przekształcana w ufosforylowaną glukozę w szlaku
Leloira.
Ufosforylowana laktoza (u bakterii mezofilnych) jest hydrolizowana przez fosfo-β-
galaktozydazę do glukozy i galaktozo-6-fosforanu, który następnie jest
przekształcany do fosfodihydroksyacetonu i aldehydu trifosfoglecerynowego (szlak
tagatozowy) i w takiej postaci są włączane do szlaku EMP.

szlak Leloira.

Heterofermentacja

Heterofermentacja mlekowa

mlekowa

Jest procesem przemiany glukozy w
szlaku fosfoketolazy pentozowej, który
jest odgałęzieniem cyklu
heksozomonofosforanowego (HMP).
W wyniku tych przemian z 1 mola
glukozy powstaje 1 mol kwasu
mlekowego, 1 mol kwasu octowego
(warunki tlenowe) lub etanolu (warunki
beztlenowe) oraz 1 mol CO

2

.

Substratem jest laktoza, która do
komórek przechodzi w postaci
ufosforylowanej.

Typowymi przedstawicielami są:
Lactobacillus brevis,
Lactobacillus fermentum oraz
bakterie z rodzaju Leuconostoc.

2010-10-09

6

Lotne

Lotne metabolity

metabolity

Bakterie mlekowe oprócz kwasu mlekowego produkują wiele
związków nadających wyrobom fermentowanym specyficzny
aromat.
Do najważniejszych lotnych związków tworzonych przez
bakterie fermentacji mlekowej należą:
•diacetyl
•aldehyd octowy
•kwas octowy
•alkohol etylowy
•w mniejszych ilościach: kwasy lotne(propionowy, mrówkowy),
lotne kwasy tłuszczowe, alkohole, aceton i estry

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej



Rodzaj Lactobacillus



Rodzaj Lactococcus

Rodzaj Leuconostoc

Rodzaj Bifidobacterium

2010-10-09

7

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Występowanie: rośliny, kiszonki,
błony śluzowe jamy ustnej, dróg

rodnych, przewodu pokarmowego

człowieka

i zwierząt; stanowią

zanieczyszczenia produktów

fermentacji alkoholowej

(piwo, wino), produktów mleczarskich

i przetworów mięsnych)

L. acidophilus

L. amylovorus

L. casei

L. crispatus

L. gasseri

L. johnsonii

L. paracasei

L. plantarum

L. reuteri

L. rhamnosus

Rodzaj Lactobacillus

Lactobacillus casei

Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus

Grupa I bezwzględnie homofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu
mlekowego, pentozy i glukonian nie fermentują).

Obejmuje 15 gatunków, z których tylko: L.delbrueckii, L.helveticus, L.acidophilus są

wykorzystywane w mleczarstwie.

Grupa II względnie heterofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu mlekowego,
pentozy do kwasu mlekowego
i kwasu octowego z udziałem indukowanej fosfoketolazy).

Obejmuje 11 gatunków, z których tylko L.casei jest wykorzystywany w mleczarstwie.

2010-10-09

8

Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus

Grupa III bezwzględne heterofermentatywne (fermentują heksozy
do kwasu mlekowego, kwasu octowego lub etanolu i CO

2

; pentozy

do kwasu mlekowego i kwasu octowego. W obu drogach
metabolicznych uczestniczy fosfoketolaza.

Obejmuje 18 gatunków, spośród których: L.brevis, L.fermentum, L.

kefir często wykorzystywane w mleczarstwie.

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Rodzaj Lactococcus

Optymalna temp. wzrostu 20-30°C

Wykorzystanie:

-L.lactis ssp. lactis zdolne do fermentowania
cytrynianu i tworzenia diacetylu-istotne
znaczenie dla uzyskania aromatu masła.

-składnik szczepionek mleczarskich
wykorzystywanych w produkcji serów
dojrzewających, twarogowych, masła,
napojów fermentowanych.

2010-10-09

9

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Rodzaj Leuconostoc

Optymalna temp.wzrostu 20-30°C;
heterofermentatywne (produkcja kwasu mlekowego i
etanolu)

Wykorzystanie:

-produkcja serów typu holenderskiego (edam, gouda)
- tworzenie CO, zdolność tworzenia diacetylu

-produkcja kiszonek roślinnych- odpowiada za
pierwsze etapy fermentacji

-produkcja dekstranu (L.dextranicum)

Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej

Rodzaj Bifidobacterium

Naturalnym środowiskiem ich
występowania jest przewód pokarmowy
człowieka i zwierząt.

Wykorzystanie:

-składnik szczepionek

-do produkcji mlecznych napojów
fermentowanych, mieszanek mlecznych
przeznaczonych dla dzieci.

2010-10-09

10

Właściwości Bifidobacterium bifidum:

Hamują rozwój bakterii Salmonella
i Shigella, E.coli, odpowiedzialnych za biegunki u niemowląt
i dzieci, a także Campylobacter i Helicobacter pylori wywołujących stany
zapalne i owrzodzenia żołądka i dwunastnicy;

Regulują nieprawidłowości fizjologiczne;

Eliminują wzdęcia, zaparcia, niestrawność;

Obniżają zawartość cholesterolu we krwi;

Przywracają równowagę biologiczną po leczeniu antybiotykami;

Nie wywołują reakcji alergicznych;

Nie syntetyzują związków toksycznych

.

Bakteriocyny produkowane przez bakterie fermentacji mlekowej

Lantybiotyki

Polipeptydy nie zawierają
lantioniny

Nizyna A

Nizyna Z

Laktycyna 481

Karnocyna UJ-49

Laktocyna S

Subtilina

Epidermina

Laktokocyny A, B, M, F

Leukocyna A

Sakacyna A i P

Kurwacyna A

Helwetycyna J i V-1829

Acidofilina A

Plantarycyna S

2010-10-09

11

Nizyna

Wytwarzana przez Lactococus lactis

Aktywna przeciw Listeria, Bacillus, Clostridium,
Staphylococus

Hamuje kiełkowanie spor Clostridium

GRAS

(generally recognised as safe)

Zawierają do 34 aminokwasów w tym lantioninę,
metylolantioninę, dehydroalaninę, dehydrobutyrynę.

śywność probiotyczna, prebiotyczna

i synbiotyczna jest rodzajem żywności
funkcjonalnej.

2010-10-09

12

Termin

„żywność funkcjonalna”

pojawił się po raz pierwszy w Japonii

w 1984 roku.

W 1991 roku ustanowiono przepisy prawne i specjalną procedurę

umożliwiającą przyznawanie produktom statusu żywności

FOSHU (Foods

for Specified Health Use).

Żywność FOSHU

jest normalną żywnością, z której usunięto szkodliwe składniki

(np. alergeny), bądź wzbogacono w substancje aktywne fizjologicznie, tak aby
otrzymać produkt posiadający odpowiednią wartość odżywczą i podnoszący
kondycję człowieka.
Jest to żywność podobna wyglądem do żywności tradycyjnej i przeznaczona do
konsumpcji jako część normalnej diety.

Prebiotyki

Składniki żywności nie ulegające strawieniu przez enzymy jelitowe i które

mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka na drodze selektywnej
stymulacji w okrężnicy, wzrostu i/lub aktywności jednego lub określonej
liczby gatunków (szczepów) korzystnych dla zdrowia gospodarza bakterii.

Kryteria, które muszą spełniać substancje prebiotyczne









Nie mogą być hydrolizowane, ani wchłaniane w górnych odcinkach przewodu

pokarmowego,









Muszą podlegać selektywnej fermentacji przez potencjalnie korzystne bakterie,

bytujące w jelicie grubym,









Muszą korzystnie modyfikować układ mikroflory jelita grubego.









Uzyskany efekt musi być korzystny dla zdrowia gospodarza

2010-10-09

13

Składniki żywności przebadane pod kątem ich funkcjonalnych
właściwości

Zapobiegawcze w chorobach układu kr

ąż

enia, raka, katarakty,

zapale

ń

, uszkodze

ń

układu nerwowego

Zmniejszaj

ą

ryzyko osteoporozy, wspomaga funkcje serca oraz

prac

ę

mi

ęś

ni i m

ó

zgu, wspomagaj

ą

system immunologiczny

Zmniejszaj

ą

ryzyko chor

ó

b układu kr

ąż

enia. Niezb

ę

dne dla

funkcjonowania układu nerwowego

Obni

ż

aj

ą

poziom cholesterolu, zapobiegaj

ą

pewnym typom

nowotwor

ó

w (jelita grubego)

Stymuluj

ą

korzystn

ą

mikroflor

ę

jelita grubego, wspomagaj

ą

zapobieganie pr

ó

chnicy, zmniejszaj

ą

wykorzystanie energii

Korzystnie wpływaj

ą

na układ mikroflory jelitowej

człowieka, stymuluj

ą

system immunologiczny, zmniejszaj

ą

ryzyko zachorowania na nowotwory jelita, zmniejszaj

ą

cz

ę

stotliwo

ść

i skracaj

ą

czas trwania biegunek

Witaminy (E, C, B6,
biotyna, kwas foliowy)
Składniki mineralne
(wap

ń

, magnez, cynk)

Kwasy tłuszczowe,
wielonienasycone

Błonnik pokarmowy

(prebiotyki)

Oligosacharydy

(prebiotyki)

Bakterie kwasu
mlekowego

(probiotyki

)

Korzy

ś

ci zdrowotne

Składnik

Oligosacharydy (NDO)

a

-

glukany (produkty hydrolizy skrobi), fruktooligosacharydy,

galaktooligosacharydy, ksylooligosacharydy,
izomaltooligosacharydy, oligosacharydy sojowe.

Funkcje:








Stymulują wzrost bakterii fermentacji mlekowej w przewodzie pokarmowym

(korzystna regulacja składu flory jelitowej)









Obniżają wykorzystanie energii z pożywienia (leczenie otyłości)









Wpływają korzystnie na perystaltykę jelit









Nie powodują próchnicy zębów









Oligosacharydy sojowe, takie jak rafinoza i stachioza, wspomagają absorpcję

wapnia z pożywienia

2010-10-09

14

Synbiotyki

Mieszanina probiotyków i prebiotyków korzystnie

wpływających na zdrowie człowieka poprzez poprawę

przeżywalności i kolonizacji żywych mikroorganizmów w

przewodzie pokarmowym, osiągniętą na drodze

selektywnej stymulacji ich wzrostu i aktywności.

Przetwórstwo

Dominujące gatunki bakterii fermentacji

mlekowej

Fermentowane
produkty
mleczarskie

Lactococcus lactis ssp.lactis
Lactoccocus lactis ssp.cremoris
Lactococcus lactis ssp.lactisbiovar.diacetylactis
Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris
Streptococcus thermophilus
Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus
Lactobacillus helveticus
Lactobacillus casei

Fermentowane
produkty
owocowo-
warzywne

Leuconostoc mesenteroides
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus pentosus

Fermentacja mięsa
i ryb

Lactobacillus plantarum
Lactobacillus brevis
Pediococcus acidilactis
Lactobacillus curvatus
Lactobacillus sakei

2010-10-09

15

Przetwórstwo:

Dominujące gatunki bakterii fermentacji

mlekowej:

Napoje:
-alkoholowe
-kawa, kakao

Oenococcus oeni, Lactobacillus delbrueckii

Różne gatunki bakterii mlekowych

Sosy sojowe

Lactobacillus delbrueckii, Pediococcus sp.

Fermentowane
pieczywo

Lactobacillus plantarum
Lactobacillus fermentum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus sanfranciscensis

Produkcja kwasu
mlekowego

Lactobacillus delbrueckii ssp.delbrueckii

Produkcja
dekstranu

Leuconostoc mesenteroides ssp.dextranicum

Produkcja nizyny

Lactococcus lactis ssp.lactis

Produkty
i preparaty
probiotyczne

Lactobacillus sp.
Bifidobacterium sp.

Bakterie fermentacji mlekowej w produkcji żywności orientalnej

Sos sojowy

–

rodzaj hydrolizatu białkowego tworzącego się podczas

zacierania namoczonego ziarna soi. W wyniku działania bakterii
mlekowych
z rodzaju Lactobacillus, drożdży Zygosaccharomyces rouxii i grzybów
strzępkowych Aspergillus oryzae lub A.soyae powstają substancje
aromatyczne tworzące specyficzny smak i zapach.

Pasta sojowa

-

otrzymywane z parowanego ziarna soi, ryżu,

jęczmienia. Wykorzystuje się bakterie z rodzaju Lactobacillus

i

drożdże Torulopsis etchellsi, oraz szczepy grzybów strzępkowych
Aspergillus oryzae lub Rhizopus oligosporus.

2010-10-09

16

Bakterie fermentacji mlekowej
w produkcji żywności orientalnej

Tempeh - otrzymywany z odtłuszczonego ziarna soi lub
roślin strączkowych (fasola, groch). Proces fermentacji z
udziałem bakterii fermentacji mlekowych i pleśni Rhizopus
oligosporus, rzadziej Rhizopus oryzae lub Mucor indicus.

Produkt o nazwie ogi – otrzymywany
z kukurydzy, w procesie fermentacji uczestniczą szczepy
bakterii Lactobacillus plantarum oraz drożdże Candida
mycoderma, Saccharomyces cereviseae
i Rhodotorula oraz grzyby z rodzaju: Fusarium, Penicillium
i Aspergillus.

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin
fermentowanych i ich funkcja

Grupa

Gatunek

Właściwości

Znaczenie

Bakterie
fermentacji
mlekowej
(LAB)

L.plantarum
L.sakei
L.curvatus
Pediococcus
acidilactici
P.pentosaceus

produkcja kwasu
mlekowego

-hamowanie rozwoju
mikroflory chorobotwórczej
i technologicznie szkodliwej,
-wydłużenie okresu
trwałości,
-przyspieszenie formowania
barwy,
-przyspieszenie suszenia,
-tworzenie aromatu
i smaku

Katalazododatnie
ziarniaki

S.carnosus

S.xylosus

Micrococcus
varians

Redukcja
azotanów (V)
Redukcja
azotanów (III)
Wykorzystanie O

tworzenie i stabilizacja
barwy, usunięcie nadmiaru
azotanów (III), opóźnienie
jełczenia, stabilizacja koloru,
tworzenie aromatu i
smaku.

2

2010-10-09

17

Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin
fermentowanych i ich funkcja

Grupa

Gatunek

Właściwości

Znaczenie

Drożdże

Debaryomyces
hansenii
Candida farnata

Wykorzystanie O

Opóźnienie
jełczenia tłuszczu,
stabilizacja barwy,
tworzenie aromatu
i smaku

Pleśnie

Penicillium
nalgiovense
Penicillium
chrysogenum

Porost
powierzchniowy,
wykorzystanie O
utlenianie
mleczanu, rozkład
białek i
aminokwasów

Hamowanie
niepożądanej
mikroflory na
powierzchni
kiełbas, jednolite
osuszanie kiełbas,
opóźnienie
jełczenia,
stabilizacja barwy,
tworzenie aromatu
i smaku

2

2

Mleczne napoje fermentowane
(definicja wg Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej)

Produkty otrzymane na drodze fermentacji mleka pod wpływem
odpowiednich mikroorganizmów, które powodują obniżenie pH z lub
bez koagulacji. Mikroorganizmy powinny być żywe i aktywne w
produkcie (w ilości powyżej 10

7

/g) do końca okresu trwałości.

Jeżeli produkt jest pasteryzowany lub termizowany wymagania dla
żywej mikroflory nie obowiązują. Produkt taki powinien być jednak
oznakowany „fermentowane mleko poddane pasteryzacji (lub
termizacji)”.

2010-10-09

18

Do mlecznych napojów fermentowanych (PN

83/A-86061 Mleko i przetwory mleczarskie

Napoje mleczne fermentowane) zaliczane są:

-jogurt

-mleko jogurtowe

-mleko ukwaszone

-maślanka spożywcza

-kefir.

Mleczne napoje fermentowane nowej generacji

Lactobacillus casei defensis (DN114001)
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
Streptococcus thermophilus

Wiele krajów Europy

Actimel®

Lactobacillus casei Shirota

Japonia, Holandia

Yakult®

Lactobacillus rhamnosus GG

Finlandia, Holandia

Vifit®, Gefilus®

Lactobacillus reuteri
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
Bifidobacterium longum Bb46 i 12

Szwajcaria

Symbalance ®

Streptococcus thermophilus
Enterococcus faecium K77D

Dania, UK, Finlandia,
Niemcy

Gaio®

Lactobacillus rhamnosus GG
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus thermophilus
Bifidobacterium bifidum

Szwajcaria, Niemcy

Aktifit®

Bifidobacterium animalis 173010
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
Streptococcus thermophilus

Wiele krajów Europy

Activia ®

Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
bifidobakterie

Niemcy, Norwegia,
Japonia, Szwajcaria

ABC®-Ferment,

Miru-Miru

Mikroorganizmy

Kraj

Produkt

2010-10-09

19

Klasyfikacja technologiczna wyróżnia 4 typy szczepionek mleczarskich

1.

Szczepionki typu N (O) przeznaczone do produkcji sera cheddar, feta i
innych serów bez oczek, o zwartej strukturze. W składzie tych szczepionek
znajdują się szczepy gatunku Lactococcus lactis ssp. cremoris oraz ssp.lactis
niezdolne do fermentacji cytrynianów.

2. Szczepionki typu B (L) przeznaczone do produkcji twarogów, serów

topionych i innych serów z niewielką liczbą oczek lub bez nich. W składzie
tych szczepionek poza bakteriami Lactococcus lactis znajdują się także
aromatyzujące szczepy z gatunku Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris i
Ln.mesenteroides ssp.dextranicum.

Klasyfikacja technologiczna wyróżnia 4 typy szczepionek mleczarskich

3.

Szczepionki typu D o wysokiej aktywności aromatotwórczej, przeznaczone

szczególnie do produkcji śmietany. W składzie, poza bakteriami kwaszącymi,
znajdują się także szczepy odmiany diacetylactis.

4. Szczepionki typu BD (LD) przeznaczone do róznych mlecznych produktów

fermentowanych, szczególnie masła oraz serów twarogowych i półtwardych.
W składzie tych szczepionek występują zarówno szczepy kwaszące Lactococcus
lactis, wraz z odmianą diacetylactis, jak i gatunków Leuconostoc cremoris ssp.
cremoris

i ssp.dextranicum.

2010-10-09

20

Skład szczepionek przeznaczonych do produkcji mleczarskiej

Produkt

Stosowane bakterie

masło, śmietana, niektóre
mleczne napoje fermentowane,
sery twarogowe, sery
dojrzewające miękkie i
półtwarde (z oczkowaniem)

L.lactis ssp. lactis
L.lactis ssp. lactis cremoris
L.lactis ssp. lactis var.disacetylactis
Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris
Leuconostoc mesenteroides ssp.
dextranicum

jogurt

Streptococcus thermophilus
Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus

kefir

Ziarna kefirowe
Szczepionka kefirowa

FUNKCJA SZCZEPIONEK W PRODUKCJI MLECZNYCH WYROBÓW
FERMENTOWANYCH:



Wytworzenie kwasy mlekowego i innych metabolitów nadających produktom
odpowiednie cechy organoleptyczne;



Koagulacja białek mleka;



Przyspieszenie synerezy skrzepu mleka;



Tworzenie gazu podczas produkcji serów (oczkowanie serów);



Przemiany proteolityczne;



Hamowanie rozwoju mikroorganizmów niepożądanych, co warunkuje
trwałość i bezpieczeństwo zdrowotne produktów;



Ograniczenie zawartości laktozy oraz przemiany innych składników mleka
zwiększających wartość odżywczą tego surowca.

2010-10-09

21

Probiotyki

- żywe lub pozostające w stanie anabiozy

kultury z rodzaju Lactobacillus, Propionibacterium,

Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus i Leuconostoc

oraz niektóre grzyby Aspergillus i drożdże, głównie

z rodzaju Saccharomyces, Candida, zdolne do trwałego

zasiedlania organizmu lub przechodzenia w stanie żywym

przez przewód pokarmowy.

Niech żywność będzie twoim lekiem,

a lek twoją żywnością. Jak może zrozumieć choroby człowieka ten,
kto nie bierze pod uwagę tej zasady i ignoruje ją?

Hipokrates, 460-377 BC

..... podawanie probiotyków ludziom lub zwierzętom jest jak

ubezpieczenie; niewiele kosztuje, nie szkodzi, a w pewnych
warunkach może być korzystne.

Ewa Johnsson, 1985

2010-10-09

22

Wiele firm na świecie jest w posiadaniu szczepów

mikroorganizmów o właściwościach probiotycznych.

Do najbardziej znanych należą:

L.acidophilus LA1, L.acidophilus NCFB 1748,

L.acidophilus NFCM, L.acidophilus Gilliland L-1,

L.casei shirota, L.rhamnosus GG, L.gasseri ADH

Gatunki mikroorganizmów wykorzystywane w preparatach i
produktach probiotycznych

Rodzaj
Lactobacillus

Rodzaj
Bifidobacterium

Inne bakterie fermentacji
mlekowej

Inne mikroorganizmy

L.acidophilus
L.amylovorus
L.casei
L.crispatus
L.gallinarium
L.gasseri
L.johnsonii
L.paracasei
L.plantarum
L.reuteri
L.rhamnosus

B.adolescentis
B.animalis
B.bifidum
B.breve
B.infantis
B.longum

Sporolactobacillus
inulinus

Bacillus cereus
E.coli Nissle 1917
Propionibacterium
freudenreichii
Saccharomyces
boulardii

2010-10-09

23

Warunki jakie spełniać powinny szczepy
probiotyczne:

- szczep jednoznacznie saprofityczny,
- zdolny do przeżycia niekorzystnych warunków panujących w
przewodzie pokarmowym (niskie pH, sole żółciowe),
- zdolny do produkcji egzogennych substancji w organizmie
konsumenta
- charakteryzuje się aktywnością antagonistyczną w stosunku
do mikroflory patogennej i toksynotwórczej,

Obni

ż

anie aktywno

ś

ci enzymów fekalnych, zapobieganie biegunkom

po radioterapii, leczenie obstrukcji

Lactobacillus
acidophilus NCFB
1748

Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie biegunek
rotawirusowych, utrzymywanie w równowadze mikroflory jelitowej,
obni

ż

anie aktywno

ś

ci enzymów fekalnych, ochrona przed

mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w leczeniu raka
p

ę

cherza moczowego, wspomaganie układu odporno

ś

ciowego we

wczesnych stadiach raka okr

ęż

nicy, brak wpływu na system

immunologiczny zdrowych osobników, leczenie obstrukcji

Lactobacillus casei
Shirota

Kolonizacja przewodu pokarmowego, obni

ż

enie aktywno

ś

ci

enzymów fekalnych, ochrona przed biegunkami po
antybiotykoterapii, leczenie i zapobieganie biegunkom
rotawirusowym, leczenie powracaj

ą

cych biegunek spowodowanych

przez Clostridium difficile, ochrona przed ostrymi biegunkami,
leczenie choroby Crohna i dzieci

ę

cego artretyzmu reumatoidalnego,

wła

ś

ciwo

ś

ci antagonistyczne w stosunku do bakterii wywołuj

ą

cych

próchnic

ę

z

ę

bów.

Lactobacillus
rhamnosus GG
(ATCC 53013)

Efekty zdrowotne

Szczep

Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych

2010-10-09

24

Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych

Stymulacja układu odporno

ś

ciowego, zapobieganie i

leczenie infekcji jelitowych, zmniejszenie cz

ę

sto

ś

ci i

skrócenie czasu trwania ostrych biegunek u dzieci,
dobra prze

ż

ywalno

ść

w

ż

oł

ą

dku i dwunastnicy

Lactobacillus casei

defensis DN 114 001

Wysoka prze

ż

ywalno

ść

w

ż

oł

ą

dku i dwunastnicy.

Pozytywne efekty w skróceniu pasa

ż

u jelitowego

pokarmu, szczególnie u osób starszych.

Bifidobacterium
animalis

DN 173 010

Adherencja do komórek ludzkiego jelita, stymulacja
układu odporno

ś

ciowego, pozytywne efekty w leczeniu

nie

ż

ytów przewodu pokarmowego, antagonizm w

stosunku do Helicobacter pylori

Lactobacillus
johnsonii

(La1) (NCC533)

Ochrona przed mutagenami pokarmowymi, utrzymanie
w równowadze mikroflory jelitowej, ochrona przed
biegunkami

Bifidobacterium
breve Yakult

Obni

ż

enie aktywno

ś

ci enzymów fekalnych, wysoka

aktywno

ść

ββββ

-galaktozydazy, dobra prze

ż

ywalno

ść

w

przewodzie pokarmowym

Lactobacillus
acidophilus NCFM

(Salminen, 1996; Saxelin i Kopela, 1996; Mattila-Sandholm i Salminen, 1998; Dunne et al., 1999; Saarela et al., 2000, materiały
Danone Vitapole)

Aby bakterie zaliczyć do probiotyków powinny one odznaczać się:



Zdolnością do zasiedlania i namnażania w przewodzie pokarmowym;



Synteza substancji antybiotycznych;



Odpornością na niskie pH i żółć;



Aktywowaniem systemu immunologicznego;



Zdolnością usuwania mikroflory patogennej z przewodu pokarmowego;



Powodować wzrost odporności na kolonizację przewodu pokarmowego
przez mikroflorę chorobotwórczą.

2010-10-09

25

Mechanizm działania probiotyków:

Adhezja do nabłonka przewodu
pokarmowego

Konkurencja o substancje odżywcze

Produkcja substancji antybakteryjnych

Generacje mlecznych napojów fermentowanych

Generacja

Opis

I

Fermentacja spontaniczna, prowadzona przez
mikroorganizmy stanowiące zanieczyszczenie mleka,
stosowana od 4000 do 9000 lat, zależnie od rejonu świata

II

Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką
zawierającą określone mikroorganizmy, stosowana od około
1900 r.

III

Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionką
zawierająca wyłącznie lub dodatkowo bakterie izolowane z
jelit i należące do rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium,
stosowana od około 1980 r.

IV

Fermentacja z udziałem bakterii probiotycznych o,
udokumentowanych w badaniach klinicznych, właściwościach
poprawy zdrowia człowieka, stosowana od około 1990 r.

2010-10-09

26

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System I.

System I. Oddzielna hodowla zakwasów

Oddzielna hodowla zakwasów

A

B

Fermentacja

Produkt

A – zakwas tradycyjny, np. jogurtowy
B – zakwas bakterii probiotycznych

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów

System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów

Fermentacja

A

B

Fermentacja

Produkt

Zakwasy

A – zakwas tradycyjny, np. jogurtowy
B – zakwas bakterii probiotycznych

2010-10-09

27

Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji

System III.

System III. Dodatek zagęszczonej szczepionki do produktu po fermentacji

A

Fermentacja

B

Produkt

A –

zakwas tradycyjny, np. jogurtowy

B –

szczepionka zag

ę

szczona bakterii

probiotycznych

Zakwasy

Podział fermentowanych napojów mlecznych
w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

TYP I produkowane z użyciem mezofilnych paciorkowców z
rodzaju Lactococcus (produkcja kwasu mlekowego) i
Leuconostoc (biosynteza związków aromatu, głównie diacetylu);
(kwaśne mleko, maślanka, skandynawskie napoje
fermentowane).

Produkty typowe dla krajów skandynawskich oraz Europy Środkowej i

Wschodniej. Charakteryzują się łagodnym, lekko kwaśnym smakiem,
maślanym aromatem, konsystencją zwartą, niekiedy ciągliwą.

TYP II szczepy wykorzystywane w ich produkcji to najczęściej
Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus izolowane ze
spontanicznie ukwaszonego mleka.

Produkty popularne w Bułgarii i w Azji Mniejszej (bułgarskie kwaśne

mleko, syuzuma).

2010-10-09

28

Podział fermentowanych napojów mlecznych
w zależności od wykorzystanej mikroflory czynnej:

TYP III produkowane z użyciem termofilnych
paciorkowców i pałeczek mlekowych (Lactobacillus
bulgaricus, Streptococcus thermophilus).

Napoje tego typu były tradycyjnie produkowane w Azji

Wschodniej i południowo-wschodniej Europie (jogurt,
leben, ayran, dahi, gioddu itp.).

TYP IV produkowane z wykorzystaniem mieszanych
populacji różnych mezofilnych lub termofilnych bakterii
mlekowych w połączeniu z drożdżami (głównie należą do
rodzajów Kluyveromyces, Candida i Sacharomyces)
(kefir, kumys, brano, huślanka, żętyca).

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej
w wyrobach mleczarskich:

Obniżenie zawartości laktozy;

Wzrost zawartości wolnych aminokwasów i witamin
z grupy B;

Zwiększenie przyswajalności białek, Ca, Zn, Fe, Cu i P;

Obniżenie zawartości cholesterolu w wyrobach mleczarskich
do 50 %;

Obniżenie własności immunogennych mleka.

2010-10-09

29

Funkcje bakterii fermentacji mlekowej
w innych wyrobach spożywczych:

Eliminowanie naturalnych związków
spożywczych w surowcach; hemaglutynina
fasoli

Rozkład oligosacharydów powodujących
wzdęcia np. stachioza roślin strączkowych

Wzrost zawartości wit. B2 i niacyny

Wzrost zawartości wolnych aminokwasów

Poprawa przyswajalności Fe, Zn, Ca.

Lody jako nośnik dla probiotycznych

bakterii mlekowych

Skład mieszanki lodowej powinien być tak dobrany,

aby po okresie przynajmniej 12 miesięcy
przechowywania uzyskać wysoką aktywność i
przeżywalność bakterii probiotycznych,
zapewniając oprócz efektów zdrowotnych,
zwiększenie bezpieczeństwa higienicznego lodów
w całym łańcuchu chłodniczym

2010-10-09

30

Podczas zamrażania lodów dochodzi do

poważnych zmian powodujących śmierć lub
zakłócenia subletalne skutkujące utratą
korzystnych cech metabolicznych!

Krioprotektanty redukują uszkodzenia komórek
podczas ich zamrażania i rozmrażania.

Efekt ochronny polega na ograniczeniu krystalizacji wody i
przeciwdziałaniu wzrostowi stężenia soli w zamrażanych komórkach.

Do krioprotektantów należą:

-glukoza;

-disacharydy-sacharoza, laktoza, trehaloza;

-polisacharydy-skrobia, guaran, karagen, inulina,

-aminokwasy;

-kwasy karboksylowe-kwas cytrynowy

-syntetyczne polimery-polidekstroza.

2010-10-09

31

Szanse, perspektywy i zagrożenia stosowania mikroflory
przewodu pokarmowego w produkcji żywności

Z dokonanej analizy danych dotyczących bezpieczeństwa
spożywania produktów zawierających Lactobacillus i
Bifidobacterium wynika, że bakterie te mają małe zdolności
patogenne (brak jakichkolwiek sygnałów o wywoływaniu
infekcji).

Na rynku jest coraz więcej produktów probiotycznych. Są
one powszechniej akceptowane przez konsumentów jako
nieodzowny składnik diety współczesnego człowieka.

Znaczenie bakterii fermentacji mlekowej

:

1.

Antagonizm w stosunku do patogenów człowieka

2.

Znoszenie nietolerancji laktozy

3.

Działanie antycholesterolowe

4.

Aktywność antynowotworowa

5.

Działanie immunomodulacyjne

6.

Działanie antyalergiczne

7.

Zapobieganie osteoroporozie

8.

Zapobieganie próchnicy

2010-10-09

32

Przekonanie konsumentów o korzystnym wpływie

ż

ywności probiotycznej na organizm człowieka

powoduje, że producenci żywności wprowadzają na
rynek nowe produkty o właściwościach prozdrowotnych.

W Polsce do niedawna w bakterie probiotyczne

najczęściej wzbogacane były mleczne napoje
fermentowane. Ostatnio probiotyki można znależć w
sokach owocowych, mleku i kaszkach dla niemowlat, a
nawet czekoladzie.

Dziękuję za uwagę!!!