Ziarno
Co to jest laktaza? Jakie ma znaczenie dla organizmu człowieka, a jakie dla komórek bakterii mlekowych (odp. max. 3 zdania)?
Laktaza(beta-galaktozydazy) to enzym katalizujący hydrolizę laktozy. Żywe komórki LAB wytwarzają ją w produktach fermentowanych lub jelicie grubym człowieka, łagodząc nietolerancje laktozy, poza tym dzięki enzymowi uzyskują pożywienie(z rozkładu laktozy). U osób z niedoborem tego enzymu następują zaburzenia po spozyciu mleka słodkiego(biegunki,wzdęcia, torsje, bole brzucha), na skutek nie rozłożonej w jelitach laktozy.
Co to jest minimum cukrowe? Do czego jest wykorzystywane?
Minimum cukrowe to najmniejsza ilość cukru w suchej masie surowca pozwalająca na otrzymanie w procesie fermentacji mlekowej takiej ilości kwasu, że pH obniża się do co najmniej 4,2, które gwarantuje trwałość produktu (hamuje rozwój bakterii gnilnych i masłowych).
Co to jest mutagenizacja i jak możemy ja wykorzystać w biotechnologii żywności (odp. max. 3 zdania)?
Mutagenizacja wywołuje zmiany kierunków metabolicznych w wyniku zmiany aktywności określonych enzymów, co powoduje zahamowanie biosyntezy niektórych aminokwasów i nadprodukcję pożądanego.
Umożliwia uzyskanie drobnoustrojów z rozkojarzonym systemem regulacji, nadprodukujących dany aminokwas ze związku chemicznego, który jest prekursorem dla zahamowanej biosyntezy innych aminokwasów.(Aminokwas, którego biosynteza została zahamowana, powinien być dodawany do pożywki)
Co to jest nizyna i jakie gatunki bakterii ją wytwarzają? Co to jest dekstran i jakie znajduje zastosowanie w technologii żywności?
Nizyna (wykryta w 1947 r.) jest jedyną bakteriocyną produkowaną w skali przemysłowej.
Nie hamuje rozwoju Gram-ujemnych bakterii, drożdży i pleśni, natomiast hamuje rozwój szeregu szczepów bakterii z rodzajów Staphylococcus, Micrococcus, Clostridium, Bacillus, Listeria, Lactococcus i Lactobacillus.
Uszkadza ścianę komórkową komórek wegetatywnych, ale nie działa na przetrwalniki, chociaż uniemożliwia przekształcenie się ich w formy wegetatywne.
Jest trawiona przez trypsynę i nie wywołuje oporności oraz jest nietoksyczna dla organizmów wyższych, dlatego jest bezpieczna dla zdrowia człowieka.
W większości krajów nie ustalono maksymalnego poziomu jej dodatku do żywności.
Znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym, a zwłaszcza w produkcji konserw owocowo-warzywnych, jako że zachowuje swoją aktywność w temp. 121oC przez 15-20 min. (dodanie jej umożliwia obniżenie temperatury obróbki konserw warzywnych).
Dodatek nizyny do produktów mięsnych, serów topionych, mleka przy produkcji serów (zapobiega rozwojowi bakterii masłowych, a tym samym wzdymaniu serów).
W niektórych krajach dopuszcza się stosowanie nizyny w produkcji mleka, serów i deserów mlecznych oraz innych napojów, co zapobiega ich kwaśnieniu.
Bakteriocyna, antybiotyk
Selekcja szczepów do produkcji nizyny jest bardzo trudna ze względu na ich wrażliwość na bakteriofagi.
Szczepy Lc. lactis subsp. lactis odporne na fagi syntetyzują mało nizyny.
Dekstran jest polisacharydem zbudowanym z glukozy połączonej wiązaniami α-(1-6)-D-glikozydowymi.
Między resztami glukozowymi są wiązania α-(1-4)-i α-(1-3)-D-glukozydowe, tworzące „łańcuchy” boczne.
Wiązania α-(1-6)-D-glikozydowe stanowią 90 - 95% wiązań glikozydowych w dekstranie, chociaż występuje również dekstran, w którym wiązania α-(1-6)- stanowią poniżej 50 %.
Masa cząsteczkowa dekstranu wynosi od 5 x 104 do 3 x 108 Da.
Jest jasnożółtym lub białym proszkiem.
W wodzie tworzy roztwór koloidalny o różnej lepkości, zależnie od ilości i stosunku między wiązaniami α-(1-6)- α-(1-4)- i α-(1-3)-D-glikozydowymi.
W technologii żywności może być stosowany jako zagęstnik, dzięki któremu można uzyskać półstałą konsystencję produktów.
Dotychczas dekstran nie jest dopuszczony jako dodatek do żywności (ang. food additive), chociaż opatentowano wiele możliwości zastosowania dekstranu.
Dekstran jest polecany jako bezpieczny biodegradowalny składnik opakowań dla żywności.
Co to są bakteriocyny? Jakie mogą mieć praktyczne znaczenie w produkcji żywności (podać 2 najważniejsze zastosowania)?
Bakteriocyny - grupa substancji zdolnych do antagonistycznego oddziaływania zwykle na bliskospokrewnione grupy drobnoustrojów z wytwarzającymi je organizmami. tTo związki o charakterze białkowym, produkowane przez liczne bakterie.
Bakteriocyny → bioutrwalanie żywności nie tylko fermentowanej (różne rodzaje LAB)
- ochronne kultury starterowe bakterii mlekowych (protective starter cultures)
Co to są probiotyki? Podać 3 przykłady nazw szczepów probiotycznych. Jakie jest ich znaczenie dla ekosystemu ludzkiego układu pokarmowego?
Probiotyki
Pojedyncze lub mieszane kultury żywych mikroorganizmów (bakterii lub drożdży, ale głównie bakterii fermentacji mlekowej), które działają pozytywnie na zdrowie człowieka i zwierząt.
W 1989 roku Fuller zaproponował i zdefiniował termin „probiotyk”, jako żyjące mikroorganizmy, które korzystnie wpływają na zdrowie gospodarza przez poprawę składu jego mikroflory jelitowej.
np.: Lb. casei Shirota, Pediococcus acidilactici CNCM, Propionibacterium freudenreichii subsp. freudenreichii JS, Lb. acidophilus La-5, NCFM, CK120, Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB12, FK120, LKM512, DR10, BB536, SBT29-28, Lb. plantarum 299v, ATCC8014, Lactococcus lactis subsp. lactis L1A
Ułatwienie przyswajania składników odżywczych
Synteza witamin z grupy B
Nietolerancja laktozy- żywe komórki LAB łagodzą nietolerancję laktozy, co jest związane z dużą aktywnością wytwarzanego przez nie w produktach fermentowanych lub jelicie grubym enzymu ß-galaktozydazy (laktazy), nietolerancja laktozy jest problemem wielu ludzi (w Polsce cierpi na nią 30-40% społeczeństwa), których organizm nie wykazuje lub wykazuje zbyt niską zdolność do metabolizowania tego cukru
Nietolerancja galaktozy- wśród LAB stosowanych w przemyśle jest wiele takich, które nie mają zdolności wykorzystywania galaktozy, w ich przypadku, po enzymatycznej hydrolizie zaabsorbowanej laktozy do glukozy i galaktozy, galaktoza jest usuwana z komórek bakteryjnych do środowiska Do mikroorganizmów nie fermentujących galaktozy zalicza się: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, większość szczepów Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium breve, B. infantis i B. bifidum
Obniżanie reakcji alergicznych na białka mleka
Stabilizacja składu mikroflory jelitowej
Leczenie lub zapobieganie biegunkom
Zapobieganie namnożeniu się niepożądanych bakterii
Wspomaganie zapobiegania raka jelit
Stymulacja pracy systemu odpornościowego-leczenie alergii pokarmowej
Co to są sekwencje insercyjne i do czego służą bakteriom mlekowym? W jaki sposób mutacje samorzutne są wykorzystywane do ulepszania cech komórek bakterii mlekowych?
Sekwencje insercyjne (IS)
Najprostsze z transpozonów występujące w chromosomach bakteryjnych i plazmidach.
Kodują wyłącznie geny odpowiedzialne za mobilizację i insercję elementów. Wielkość od 768 pz do 5 kpz.
Są odcinkami DNA, które zawierają gen kodujący transpozazę, otoczony z obu stron odwróconymi sekwencjami powtórzonymi. Enzym ten umożliwia im przenoszenie się w dowolne miejsca DNA.Pozwala na poznanie narzędzi (np. wektorów plazmidowych) do udoskonalania szczepów LAB stosowanych przemysłowo.
Jaka jest najczęstsza przyczyna zepsucia ogórków kiszonych?
Mięknięcie i puste przestrzenie w ogórkach powstają na skutek rozwoju Bacillus (przetrwalnikujące, tlenowe, o zdolnościach rozkładania związków pektynowych)
Jaki jest cel stosowania kultur pro biotycznych bakteri mlekowych w produkcji żyw. Jaki jest Ce stosowania kultur ochronnych bakteri mlekowych w prod. Zyw.? Głównym celem zastosowania szczepów probiotycznych jest wykorzystanie ich pozytywnego wpływu na organizm człowieka. użycie szczepów probiotycznych, pozwala na otrzymanie produktu bezpiecznego
dla zdrowia konsumenta i jednocześnie o wyższej wartości odżywczej w porównaniu
do wartości odżywczej użytego surowca.
Aby produkt mógł być uznany za probiotyczny, do jego produkcji musi być użyty szczep o udowodnionych właściwościach prozdrowotnych
Stosowanie wyselekcjonowanych bakterii mlekowych (w tym szczepów probiotycznych) do przeprowadzenia fermentacji hamuje rozwój obcej mikroflory (głównie pleśni) oraz eliminuje się lub obniża się zawartość związków o działaniu rakotwórczym (azotanów, azotynów, toksyn pleśniowych), enzymów odpowiedzialnych za przekształcenie prokancerogenów
w kancerogeny (beta-glukouronidaz, azoreduktaz, nitroreduktaz)
Jakie jest znaczeni soli, chrzanu, czosnku oraz liści dębu lub wiśni podczas kiszenia kapusty.
Sól ułatwia wydzielanie soku z poszatkowanej kapusty ( na skutek ciśnienia osmotycznego), selekcjonuje obecne mikroorganizmy, ma wpływ na tworzenie smaku i zapachu produktu. Następne dodatki ułatwiają odpowiednio ukierunkować proces fermentacji nadają odpowiedni smak i zapach, taniny i fitoncydy z liści dębu, chrzanu czy czosnku selekcjonują mikroflorę.
Jakie sa przyczyny ześluzowacenia kiszone kapusty?
-zbyt wysoka temperatura przechowywania
- nadmierny rozwój Leuconostoc mesenteroides
12. Który izomer kwasu mlekowego nie jest korzystny dla organizmu człowieka?
Kwas L-(+)-mlekowy jest prawoskrętny, powstaje
w mięśniach z glikogenu w wyniku fermentacji mlekowej na skutek niedotlenia w trakcie dużego wysiłku fizycznego. Powoduje uczucie zmęczenia
i bóle mięśni - kłucie.
13.Omówić skład mikroflory żytniego zakwasu zbożowego (odp. max. 3 zdania).
Mikroflora typowego zakwasu:
Bakterie homofermentatywne: Lactobacillus acidophilus, Lb. farciminis, Lb. plantarum, Lb. delbrueckii subsp. delbrueckii , Lb.
amylovorus
Bakterie względnie heterofermentatywne: Lactobacillus plantarum, Lb. casei, Lb. rhamnosus, Lb. lactis subsp. lactis
Bakterie bezwzględnie heterofermentatywne: Lactobacillus sanfranciscensis (Lb. brevis var. lindneri, Lb. sanfrancisco), Lb. brevis,
Lb. buchneri, Lb. fermentum, Lb. fructivorans, Lb. pontis, Lb. reuteri, Lb. johnsonii, Lb. alimentarius, Lb. frumenti
Drożdże: Candida crusei, Pichia saitoi, Saccharomyces cerevisiae, C. milleri (Torulopsis holmii)
14.Podać nazwę gatunkową bakterii mlekowych prowadzących pożądaną wtórną fermentację win. W jakich winach taka fermentacja jest pożądana?
Fermentacja jabłkowo-mlekowa prowadzona jest przede wszystkim przez bakterie rodzajów:
- Oenococcus oeni
- Lactobacillus,
- Leuconostoc,
- Pediococcus.
W przypadku win białych raczej unika się fermentacji jabłkowo-mlekowej, by zachować ich kwasowość. Wyjątkiem są białe wina dojrzewające w beczkach i w wyjątkowych przypadkach kadzie chardonnay czy semillon
Wina czerwone wytrawne w większości przechodzą fermentację jabłkowo-mlekową.
Wina różowe traktuje się je tak, jak wina białe.
15.Wymienić 3 przykładowe gatunki bakterii mlekowych najczęściej stosowane w przemyśle owocowo-warzywnym.
Stosowane kultury bakterii mlekowych:
- Lactobacillus plantarum, Lb. pentosus, Lb. bavaricus, Lb. xylosus, Lb. brevis, Lb. fermentum,
- Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris,
- Pediococcus acidilactici
- Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris
16.Wymienić 5 przykładowych prozdrotownych cech bakterii mlekowych.
Ułatwienie przyswajania składników odżywczych
Synteza witamin z grupy B
Żywe komórki LAB łagodzą nietolerancję laktozy
Żywe komórki LAB łagodzą nietolerancję galaktozy
Obniżanie reakcji alergicznych na białka mleka
Stabilizacja składu mikroflory jelitowej
Leczenie lub zapobieganie biegunkom
Zapobieganie namnożeniu się niepożądanych bakterii
Wspomaganie zapobiegania raka jelit
Stymulacja pracy systemu odpornościowego
Obniżanie ciśnienia tętniczego krwi
Obniżanie poziomu cholesterolu
Wymienić gatunki bakterii mlekowych prowadzących fermentację mlekową oliwek.
Podobnie jak u fermentujących ogórków czyli rozwój heterofermentatywnych LAB:
Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis. Dominującą mikroflorą kwaszącą jest Lactobacillus plantarum
Wymienić metody przenoszenia informacji genetycznej między komórkami bakterii mlekowych.
I. Horyzontalne przekazywanie genów - wymiana DNA między bakteriami
- w szerokim zakresie gospodarzy - między przedstawicielami różnych gatunków, a nawet różnych rodzajów
- w wąskim zakresie gospodarzy - w obrębie tego samego gatunku.
II. Wertykalne przekazywanie genów - dziedziczenie genu przez potomstwo
3 rodzaje horyzontalnego przekazywania genów
a) koniugacja - wymaga bezpośredniego kontaktu komórek
b)transdukcja - za pośrednictwem bakteriofagów przekazywany najczęściej mały fragment DNA.
c)transformacja - pobieranie DNA ze środowiska
19Wymienić obligatoryjne kryteria, jakie musi spełniać szczep probiotyczny? Co to jest chromosom bakteryjny i do czego służy bakteriom mlekowym?
Obligatoryjne kryteria jakie musi spełnić szczep probiotyczny:
-dokładnie zdefiniowane pochodzenie, gatunek i szczep
-status GRAS,
potwierdzone badaniami in vitro i in vivo bezpieczeństwo stosowania( i mechanizm prozdrowotnego działania) Całkowity brak toksyczności i patogenności( np. mutagenności i kancerogenności). Brak zdolności do wywoływania reakcji alergicznych.
-zdolność do zasiedlania jelit związana z właściwościami adhezyjnymi bakteri(które zależą od szczepu a nie gatunku). Probiotyki są najczęściej izolowane spośród naturalnej mikroflory przewodu pokarmowego.
-istotne jest, aby ze względu na możliwość wymiany genów między bakteriami w przewodzie pokarmowym zdolności adhezyjne nie były silne
-zdolność przeżywania i namnażania w górnych odcinkach przewodu pokarmowego. Istnieją dwie bariery: żołądek (pH 1-2,5) i żółć. Odporność na te czynniki zależy od szczepu a nie gatunku
Najlepiej, by cechy probiotyczne były zakodowane na chromosonalnym DNA.
Chromosom bakteryjny- (czyli pojedyncza, kolista cząsteczka DNA), zwany też genoforem jest zawarty w nukleoidzie.
-względnie mała, pojedyncza kolista cząsteczka DNA.Pozwala-niezwykle długa w porównaniu do wielkości komórek bakteryjnych, silnie poskręcana
-ok 75% - 85% DNA chromosomu bakteryjnego to geny, pozostałe 15 - 20% to tzw. międzygenowe DNA, oddzielający poszczególne geny
-zawiera materiał dziedziczny, samoodtwarzalny w procesie replikacji i przekazywany komórkom potomnym
20Wymienić skład kultur starterowych oferowanych do produkcji chleba na zakwasie.
Możemy wyróżnić kilka grup kultur starterowych oferowanych dla przemysłu piekarniczego:
a) monokultury bakterii mlekowych ( homofermentatywnych lub heterofermentatywnych)
b)kultury mieszane różnych gatunków bakterii mlekowych
c)kultury mieszane bakteri mlekowych i drożdży
Mikroflora typowego zakwasu( głównie Lactobacillus):
-bakterie homofermentatywne: Lactobacillus acidophilus, Lb. farciminis, Lb. plantarum, Lb. delbrueckii subsp. Delbrueckii, łb. Amylovorus
-bakterie względnie heterofermentatywne: Lactobacillus plantarum, Lb. casei, Lb. rhamnosus, Lb.lactis subsp. Lactis
-bakterie bezwzględnie heterofermentatywne: Lactobacillus sanfranciscensis, Lb. brevis, Lb.buchneri, Lb. fermentum, Lb.fructivorans, Lb. pontis, Lb. reuteri, Lb. johnsonii, Lb. alimentarius, Lb. frume