2010-10-09
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM
Katedra Mikrobiologii i Biotechnologii Stosowanej
Studia niestacjonarne Współczesne trendy w biotechnologii żywności
Bakterie fermentacji mlekowej
(LAB, ang. Lactic Acid Bacteria)
- gramdodatnie
- beztlenowe bÄ…dz
względnie beztlenowe
- katalazoujemne
- nie zawierają enzymów cyklu Krebsa i łańcucha
oddechowego, a energiÄ™ uzyskujÄ… na drodze
fosforylacji substratowej
- nieprzetwarnikujÄ…ce
- 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.
1
2010-10-09
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
2
2010-10-09
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
3
2010-10-09
Homofermentacja mlekowa
Homofermentacja mlekowa
Homofermentacja mlekowa
Homofermentacja 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 powstajÄ… uboczne
metabolity węglowe i CO2.
Typowymi przedstawicielami sÄ…:
- Lactococcus lactis,
- Lactobacillus delbrueckii
- Lactobacillus plantarum,
- Lactobacillus acidophilus.
Homofermentacja glukozy
4
2010-10-09
Homofermentacja mlekowa
Homofermentacja mlekowa
Podstawowym substratem jest laktoza.
Wolna laktoza (u bakterii termofilnych) hydrolizowana wewnątrz komórki do glukozy
i galaktozy (²-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-²-
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 mlekowa
Heterofermentacja 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 CO2.
Substratem jest laktoza, która do
komórek przechodzi w postaci
ufosforylowanej.
Typowymi przedstawicielami sÄ…:
Lactobacillus brevis,
Lactobacillus fermentum oraz
bakterie z rodzaju Leuconostoc.
5
2010-10-09
Lotne metabolity
Lotne 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 Leuconostoc
Rodzaj Lactococcus
Rodzaj Bifidobacterium
6
2010-10-09
Charakterystyka bakterii fermentacji mlekowej
Rodzaj Lactobacillus
Występowanie: rośliny, kiszonki,
błony śluzowe jamy ustnej, dróg
rodnych, przewodu pokarmowego
człowieka
L. acidophilus
i zwierzÄ…t; stanowiÄ…
L. amylovorus
zanieczyszczenia produktów
fermentacji alkoholowej
L. casei
(piwo, wino), produktów mleczarskich
L. crispatus
i przetworów mięsnych)
L. gasseri
L. johnsonii
L. paracasei
L. plantarum
L. reuteri
L. rhamnosus
Lactobacillus casei
Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus
Grupa I bezwzględnie homofermentatywne (fermentują heksozy do kwasu
mlekowego, pentozy i glukonian nie fermentujÄ…).
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.
7
2010-10-09
Charakterystyka bakterii z rodzaju Lactobacillus
Grupa III bezwzględne heterofermentatywne (fermentują heksozy
do kwasu mlekowego, kwasu octowego lub etanolu i CO2; 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.
8
2010-10-09
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.
9
2010-10-09
Właściwości Bifidobacterium bifidum:
Hamują rozwój bakterii Salmonella
i Shigella, E.coli, odpowiedzialnych za biegunki u niemowlÄ…t
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 zawierajÄ…
lantioniny
Nizyna A Laktokocyny A, B, M, F
Nizyna Z Leukocyna A
Laktycyna 481 Sakacyna A i P
Karnocyna UJ-49 Kurwacyna A
Laktocyna S Helwetycyna J i V-1829
Subtilina Acidofilina A
Epidermina Plantarycyna S
10
2010-10-09
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,
metylolantioninÄ™, dehydroalaninÄ™, dehydrobutyrynÄ™.
śywność probiotyczna, prebiotyczna
i synbiotyczna jest rodzajem \
ywności
funkcjonalnej.
11
2010-10-09
Termin  \
ywność funkcjonalna pojawił się po raz pierwszy w Japonii
w 1984 roku.
W 1991 roku ustanowiono przepisy prawne i specjalnÄ… procedurÄ™
umo\
liwiajÄ…cÄ… przyznawanie produktom statusu \
ywności FOSHU (Foods
for Specified Health Use).
Żywność FOSHU jest normalną żywnością, z której usunięto szkodliwe składniki
(np. alergeny), bÄ…dz
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 \
ywności nie ulegające strawieniu przez enzymy jelitowe i które
mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka na drodze selektywnej
stymulacji w okrÄ™\
nicy, 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,
bytujÄ…ce w jelicie grubym,
Muszą korzystnie modyfikować układ mikroflory jelita grubego.
Uzyskany efekt musi być korzystny dla zdrowia gospodarza
12
2010-10-09
Składniki \
ywności przebadane pod kątem ich funkcjonalnych
właściwości
Składnik Korzyści zdrowotne
Witaminy (E, C, B6, Zapobiegawcze w chorobach układu krą\
enia, raka, katarakty,
biotyna, kwas foliowy) zapaleń, uszkodzeń układu nerwowego
Składniki mineralne Zmniejszają ryzyko osteoporozy, wspomaga funkcje serca oraz
(wapń, magnez, cynk) pracę mięśni i mózgu, wspomagają system immunologiczny
Kwasy tłuszczowe, Zmniejszają ryzyko chorób układu krą\
enia. Niezbędne dla
wielonienasycone funkcjonowania układu nerwowego
BÅ‚onnik pokarmowy Obni\
ajÄ… poziom cholesterolu, zapobiegajÄ… pewnym typom
(prebiotyki) nowotworów (jelita grubego)
Oligosacharydy StymulujÄ… korzystnÄ… mikroflorÄ™ jelita grubego, wspomagajÄ…
(prebiotyki) zapobieganie próchnicy, zmniejszają wykorzystanie energii
Korzystnie wpływają na układ mikroflory jelitowej
Bakterie kwasu człowieka, stymulują system immunologiczny, zmniejszają
mlekowego ryzyko zachorowania na nowotwory jelita, zmniejszajÄ…
(probiotyki) częstotliwość i skracają czas trwania biegunek
Oligosacharydy (NDO)
a-glukany (produkty hydrolizy skrobi), fruktooligosacharydy,
galaktooligosacharydy, ksylooligosacharydy,
izomaltooligosacharydy, oligosacharydy sojowe.
Funkcje:
StymulujÄ… 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, wspomagajÄ… absorpcjÄ™
wapnia z pożywienia
13
2010-10-09
Synbiotyki
Mieszanina probiotyków i prebiotyków korzystnie
wpływających na zdrowie człowieka poprzez poprawę
prze\
ywalności i kolonizacji \
ywych mikroorganizmów w
przewodzie pokarmowym, osiągniętą na drodze
selektywnej stymulacji ich wzrostu i aktywności.
Przetwórstwo Dominujące gatunki bakterii fermentacji
mlekowej
Lactococcus lactis ssp.lactis
Lactoccocus lactis ssp.cremoris
Lactococcus lactis ssp.lactisbiovar.diacetylactis
Leuconostoc mesenteroides ssp.cremoris
Fermentowane
Streptococcus thermophilus
produkty
Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus
mleczarskie
Lactobacillus helveticus
Lactobacillus casei
Leuconostoc mesenteroides
Fermentowane
Lactobacillus plantarum
produkty
Lactobacillus brevis
owocowo-
Lactobacillus pentosus
warzywne
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus brevis
Fermentacja mięsa
Pediococcus acidilactis
i ryb
Lactobacillus curvatus
Lactobacillus sakei
14
2010-10-09
Przetwórstwo: Dominujące gatunki bakterii fermentacji
mlekowej:
Napoje: Oenococcus oeni, Lactobacillus delbrueckii
-alkoholowe
-kawa, kakao Ró\
ne gatunki bakterii mlekowych
Sosy sojowe Lactobacillus delbrueckii, Pediococcus sp.
Fermentowane Lactobacillus plantarum
pieczywo
Lactobacillus fermentum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus sanfranciscensis
Produkcja kwasu Lactobacillus delbrueckii ssp.delbrueckii
mlekowego
Produkcja Leuconostoc mesenteroides ssp.dextranicum
dekstranu
Produkcja nizyny Lactococcus lactis ssp.lactis
Produkty Lactobacillus sp.
i preparaty Bifidobacterium sp.
probiotyczne
Bakterie fermentacji mlekowej w produkcji \
ywności orientalnej
Sos sojowy  rodzaj hydrolizatu białkowego tworzącego się podczas
zacierania namoczonego ziarna soi. W wyniku działania bakterii
mlekowych
z rodzaju Lactobacillus, dro\
d\
y Zygosaccharomyces rouxii i grzybów
strzępkowych Aspergillus oryzae lub A.soyae powstają substancje
aromatyczne tworzÄ…ce specyficzny smak i zapach.
Pasta sojowa - otrzymywane z parowanego ziarna soi, ry\
u,
jęczmienia. Wykorzystuje się bakterie z rodzaju Lactobacillus i
dro\
d\
e Torulopsis etchellsi, oraz szczepy grzybów strzępkowych
Aspergillus oryzae lub Rhizopus oligosporus.
15
2010-10-09
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 uczestniczÄ… szczepy
bakterii Lactobacillus plantarum oraz dro\
d\
e 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 L.plantarum produkcja kwasu -hamowanie rozwoju
fermentacji mlekowego mikroflory chorobotwórczej
L.sakei
mlekowej i technologicznie szkodliwej,
L.curvatus
(LAB)
-wydłu\
enie okresu
Pediococcus
trwałości,
acidilactici
-przyspieszenie formowania
P.pentosaceus
barwy,
-przyspieszenie suszenia,
-tworzenie aromatu
i smaku
Katalazododatnie
S.carnosus Redukcja tworzenie i stabilizacja
ziarniaki
azotanów (V) barwy, usunięcie nadmiaru
S.xylosus
azotanów (III), opóz
nienie
Redukcja
Micrococcus
jełczenia, stabilizacja koloru,
azotanów (III)
varians
tworzenie aromatu i
Wykorzystanie O
2
smaku.
16
2010-10-09
Mikroorganizmy wykorzystywane w produkcji wędlin
fermentowanych i ich funkcja
Grupa Gatunek Właściwości Znaczenie
Dro\
d\
e Debaryomyces Wykorzystanie O Opóz
nienie
2
hansenii jełczenia tłuszczu,
stabilizacja barwy,
Candida farnata
tworzenie aromatu
i smaku
Pleśnie Penicillium Porost Hamowanie
nalgiovense powierzchniowy, niepo\
Ä…danej
wykorzystanie O 2 mikroflory na
Penicillium
utlenianie powierzchni
chrysogenum
mleczanu, rozkład kiełbas, jednolite
białek i osuszanie kiełbas,
aminokwasów opóz
nienie
jełczenia,
stabilizacja barwy,
tworzenie aromatu
i smaku
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 107/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) .
17
2010-10-09
Do mlecznych napojów fermentowanych (PN
83/A-86061 Mleko i przetwory mleczarskie
Napoje mleczne fermentowane) zaliczane sÄ…:
-jogurt
-mleko jogurtowe
-mleko ukwaszone
-maślanka spożywcza
-kefir.
Mleczne napoje fermentowane nowej generacji
Produkt Kraj Mikroorganizmy
ABC®-Ferment, Niemcy, Norwegia, Lactobacillus acidophilus
Japonia, Szwajcaria
Miru-Miru Lactobacillus paracasei
bifidobakterie
Actimel® Wiele krajów Europy Lactobacillus casei defensis (DN114001)
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
Streptococcus thermophilus
Activia ® Wiele krajów Europy Bifidobacterium animalis 173010
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
Streptococcus thermophilus
Aktifit® Szwajcaria, Niemcy Lactobacillus rhamnosus GG
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus thermophilus
Bifidobacterium bifidum
Gaio® Dania, UK, Finlandia, Streptococcus thermophilus
Niemcy
Enterococcus faecium K77D
Symbalance ® Szwajcaria Lactobacillus reuteri
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
Bifidobacterium longum Bb46 i 12
Vifit®, Gefilus® Finlandia, Holandia Lactobacillus rhamnosus GG
Yakult® Japonia, Holandia Lactobacillus casei Shirota
18
2010-10-09
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
znajdujÄ… siÄ™ 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
aromatyzujÄ…ce 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.
19
2010-10-09
Skład szczepionek przeznaczonych do produkcji mleczarskiej
Produkt Stosowane bakterie
masło, śmietana, niektóre L.lactis ssp. lactis
mleczne napoje fermentowane,
L.lactis ssp. lactis cremoris
sery twarogowe, sery
L.lactis ssp. lactis var.disacetylactis
dojrzewające miękkie i
Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris
półtwarde (z oczkowaniem)
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.
20
2010-10-09
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 uwagÄ™ tej zasady i ignoruje jÄ…?
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
21
2010-10-09
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 Rodzaj Inne bakterie fermentacji Inne mikroorganizmy
Lactobacillus Bifidobacterium mlekowej
L.acidophilus
B.adolescentis Sporolactobacillus Bacillus cereus
L.amylovorus
B.animalis inulinus E.coli Nissle 1917
L.casei
B.bifidum Propionibacterium
L.crispatus
B.breve freudenreichii
L.gallinarium
B.infantis Saccharomyces
L.gasseri
B.longum boulardii
L.johnsonii
L.paracasei
L.plantarum
L.reuteri
L.rhamnosus
22
2010-10-09
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,
Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych
Szczep Efekty zdrowotne
Lactobacillus Kolonizacja przewodu pokarmowego, obni\
enie aktywności
rhamnosus GG enzymów fekalnych, ochrona przed biegunkami po
(ATCC 53013) antybiotykoterapii, leczenie i zapobieganie biegunkom
rotawirusowym, leczenie powracajÄ…cych biegunek spowodowanych
przez Clostridium difficile, ochrona przed ostrymi biegunkami,
leczenie choroby Crohna i dziecięcego artretyzmu reumatoidalnego,
właściwości antagonistyczne w stosunku do bakterii wywołujących
próchnicę zębów.
Lactobacillus casei Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie biegunek
Shirota rotawirusowych, utrzymywanie w równowadze mikroflory jelitowej,
obni\
anie aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed
mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w leczeniu raka
pęcherza moczowego, wspomaganie układu odpornościowego we
wczesnych stadiach raka okrÄ™\
nicy, brak wpływu na system
immunologiczny zdrowych osobników, leczenie obstrukcji
Lactobacillus Obni\
anie aktywności enzymów fekalnych, zapobieganie biegunkom
acidophilus NCFB po radioterapii, leczenie obstrukcji
1748
23
2010-10-09
Szczepy o udokumentowanych właściwościach probiotycznych
Lactobacillus casei Stymulacja układu odpornościowego, zapobieganie i
leczenie infekcji jelitowych, zmniejszenie częstości i
defensis DN 114 001
skrócenie czasu trwania ostrych biegunek u dzieci,
dobra prze\
ywalność w \
ołądku i dwunastnicy
Bifidobacterium Wysoka prze\
ywalność w \
ołądku i dwunastnicy.
animalis Pozytywne efekty w skróceniu pasa\
u jelitowego
pokarmu, szczególnie u osób starszych.
DN 173 010
Lactobacillus Adherencja do komórek ludzkiego jelita, stymulacja
johnsonii układu odpornościowego, pozytywne efekty w leczeniu
nie\
ytów przewodu pokarmowego, antagonizm w
(La1) (NCC533)
stosunku do Helicobacter pylori
Bifidobacterium Ochrona przed mutagenami pokarmowymi, utrzymanie
breve Yakult w równowadze mikroflory jelitowej, ochrona przed
biegunkami
Lactobacillus Obni\
enie aktywności enzymów fekalnych, wysoka
acidophilus NCFM aktywność ²-galaktozydazy, dobra prze\
ywalność w
²
²
²
przewodzie pokarmowym
(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.
24
2010-10-09
Mechanizm działania probiotyków:
Adhezja do nabłonka przewodu
pokarmowego
Konkurencja o substancje od\
ywcze
Produkcja substancji antybakteryjnych
Generacje mlecznych napojów fermentowanych
Generacja Opis
Fermentacja spontaniczna, prowadzona przez
I
mikroorganizmy stanowiÄ…ce zanieczyszczenie mleka,
stosowana od 4000 do 9000 lat, zależnie od rejonu świata
Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionkÄ…
II
zawierającą określone mikroorganizmy, stosowana od około
1900 r.
Fermentacja w wyniku zaszczepienia mleka szczepionkÄ…
III
zawierająca wyłącznie lub dodatkowo bakterie izolowane z
jelit i należące do rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium,
stosowana od około 1980 r.
Fermentacja z udziałem bakterii probiotycznych o,
IV
udokumentowanych w badaniach klinicznych, właściwościach
poprawy zdrowia człowieka, stosowana od około 1990 r.
25
2010-10-09
Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji
System I. Oddzielna hodowla zakwasów
System I. Oddzielna hodowla zakwasów
A  zakwas tradycyjny, np. jogurtowy
B  zakwas bakterii probiotycznych
B
A
Fermentacja
Produkt
Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji
System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów
System II. Oddzielna fermentacja i mieszanie gotowych produktów
Zakwasy
A  zakwas tradycyjny, np. jogurtowy
B  zakwas bakterii probiotycznych
A
B
Fermentacja
Fermentacja
Produkt
26
2010-10-09
Technologia produkcji napojów fermentowanych IV generacji
System III. Dodatek zagęszczonej szczepionki do produktu po fermentacji
System III.
A  zakwas tradycyjny, np. jogurtowy
B  szczepionka zagęszczona bakterii
probiotycznych
Zakwasy
A
B
Fermentacja
Produkt
Podział fermentowanych napojów mlecznych
w zale\
ności od wykorzystanej mikroflory czynnej:
TYP I produkowane z u\
yciem 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).
27
2010-10-09
Podział fermentowanych napojów mlecznych
w zale\
ności od wykorzystanej mikroflory czynnej:
TYP III produkowane z u\
yciem 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 ró\
nych mezofilnych lub termofilnych bakterii
mlekowych w połączeniu z dro\
d\
ami (głównie nale\
Ä… do
rodzajów Kluyveromyces, Candida i Sacharomyces)
(kefir, kumys, brano, huślanka, \
ętyca).
Funkcje bakterii fermentacji mlekowej
w wyrobach mleczarskich:
Obni\
enie zawartości laktozy;
Wzrost zawartości wolnych aminokwasów i witamin
z grupy B;
Zwiększenie przyswajalności białek, Ca, Zn, Fe, Cu i P;
Obni\
enie zawartości cholesterolu w wyrobach mleczarskich
do 50 %;
Obni\
enie własności immunogennych mleka.
28
2010-10-09
Funkcje bakterii fermentacji mlekowej
w innych wyrobach spo\
ywczych:
Eliminowanie naturalnych związków
spo\
ywczych 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
prze\
ywalność bakterii probiotycznych,
zapewniając oprócz efektów zdrowotnych,
zwiększenie bezpieczeństwa higienicznego lodów
w całym łańcuchu chłodniczym
29
2010-10-09
Podczas zamra\
ania lodów dochodzi do
powa\
nych zmian powodujących śmierć lub
zakłócenia subletalne skutkujące utratą
korzystnych cech metabolicznych!
Krioprotektanty redukują uszkodzenia komórek
podczas ich zamra\
ania i rozmra\
ania.
Efekt ochronny polega na ograniczeniu krystalizacji wody i
przeciwdziałaniu wzrostowi stę\
enia soli w zamra\
anych komórkach.
Do krioprotektantów nale\
Ä…:
-glukoza;
-disacharydy-sacharoza, laktoza, trehaloza;
-polisacharydy-skrobia, guaran, karagen, inulina,
-aminokwasy;
-kwasy karboksylowe-kwas cytrynowy
-syntetyczne polimery-polidekstroza.
30
2010-10-09
Szanse, perspektywy i zagro\
enia stosowania mikroflory
przewodu pokarmowego w produkcji \
ywności
Z dokonanej analizy danych dotyczących bezpieczeństwa
spo\
ywania produktów zawierających Lactobacillus i
Bifidobacterium wynika, \
e 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
31
2010-10-09
Przekonanie konsumentów o korzystnym wpływie
\
ywności probiotycznej na organizm człowieka
powoduje, \
e producenci \
ywności wprowadzają na
rynek nowe produkty o właściwościach prozdrowotnych.
W Polsce do niedawna w bakterie probiotyczne
najczęściej wzbogacane były mleczne napoje
fermentowane. Ostatnio probiotyki mo\
na znale\
ć w
sokach owocowych, mleku i kaszkach dla niemowlat, a
nawet czekoladzie.
Dziękuję za uwagę!!!
32