AUTOREFERAT. z opisem osiągnięć naukowych związanych z postępowaniem habilitacyjnym. Dr inż. Anna Mituniewicz-Małek

Transkrypt

1 AUTOREFERAT z opisem osiągnięć naukowych związanych z postępowaniem habilitacyjnym Dr inż. Anna Mituniewicz-Małek Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa Szczecin 2018

2 Spis treści 1. Dane osobowe Posiadane stopnie naukowe i dyplomy Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych Wskazanie osiągnięcia naukowego stanowiącego podstawę postępowania habilitacyjnego Tytuł osiągnięcia naukowego Omówienie celu naukowego i uzyskanych wyników Wprowadzenie Cel pracy Założenia pracy Wyniki Podsumowanie Literatura Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Przed uzyskaniem stopnia doktora nauk rolniczych Po uzyskaniu stopnia doktora nauk rolniczych Literatura Aplikacyjny charakter prowadzonych badań

3 1.Dane osobowe Imię i nazwisko: Miejsce pracy: Anna Mituniewicz-Małek Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa, Zakład Technologii Mleczarskiej i Przechowalnictwa Żywności ul. Papieża Pawła VI nr 3, Szczecin Tel. (48 91) Posiadane stopnie naukowe i dyplomy z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania r. Doktor nauk rolniczych Dyscyplina: Technologia żywności i żywienie Specjalność: Technologia mleczarska Nazwa jednostki: Akademia Rolnicza w Szczecinie, Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa Tytuł pracy: Wpływ wybranych czynników technologicznych na cechy sensoryczne i fizykochemiczne kefiru z mleka koziego w czasie przechowywania Promotor: Dr hab. inż. Małgorzata Jasińska, prof. nadzw r. Magister inżynier Kierunek: Rybactwo w zakresie Technologii Żywności Pochodzenia Morskiego Nazwa jednostki: Akademia Rolnicza w Szczecinie, Wydział Rybactwa Morskiego i Technologii Żywności Tytuł pracy: Wpływ zastosowanej mieszanki oraz stopnia oprawienia ryb na cechy organoleptyczne i trwałość salinat ze śledzi bałtyckich. Promotor: Dr hab. inż. Małgorzata Jasińska Wykształcenie uzupełniające: Studium Pedagogiczne, pełne kwalifikacje pedagogiczne, Akademia Rolnicza w Szczecinie, 1996 r. Studia podyplomowe Nowoczesne metody nauczania na odległość Politechnika Koszalińska, 2012 r. 2

4 3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych r. obecnie r r. Adiunkt Zakład Technologii Mleczarskiej i Przechowalnictwa Żywności, Wydział Nauko o Żywności i Rybactwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Adiunkt Zakład Technologii Mleczarskiej i Przechowalnictwa Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie r r. Asystent Zakład Technologii Mleczarskiej i Przechowalnictwa Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie 3

5 4. Wskazanie osiągnięcia naukowego wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) 4.1. Tytuł osiągnięcia naukowego: Monokultury probiotyczne z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium w napojach fermentowanych nowej generacji z mleka koziego, a wybrane cechy jakościowe w okresie ich chłodniczego przechowywania Osiągnięciem naukowym stanowiącym podstawę do ubiegania się o stopień naukowy doktora habilitowanego jest cykl czterech jednotematycznych publikacji: H. 1 Mituniewicz-Małek A., Dmytrów I., Balejko J., Ziarno M Komercyjne kultury probiotyczne Lactobacillus sp. (Lb. paracasei, Lb. casei, Lb. acidophilus) w napojach fermentowanych z mleka koziego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 3 (88), , ISSN Punkty wg MNiSW w dniu opublikowania 15 pkt., IF 0,311, udział 70% H. 2 Mituniewicz-Małek A., Ziarno M., Dmytrów I Incorporation of inulin and transglutaminase in fermented goat s milk containing probiotic bacteria. Journal of Dairy Science, 97 (6), , ISSN Punkty wg MNiSW w dniu opublikowania 45 pkt., IF 2,573, udział 70% H. 3 Mituniewicz-Małek A., Ziarno M., Dmytrów I Zastosowanie zamrażalniczo utrwalonego mleka koziego do wyrobu potencjalnie probiotycznego napoju fermentowanego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 6 (103), , ISSN Punkty wg MNiSW w dniu opublikowania 13 pkt., IF 0, udział 75% H. 4 Mituniewicz-Małek A., Ziarno M. Dmytrów I., Balejko J Effect of the addition of Bifidobacterium monocultures on the physical, chemical, and sensory characteristics of fermented goat milk. Journal of Dairy Science, 100 (9), , ISSN Punkty wg MNiSW w dniu opublikowania 45 pkt., IF 2,474, udział 70% 4

6 Sumaryczny Impact Factor prac stanowiących podstawę ubiegania się o stopień doktora habilitowanego wynosi 5,358, a suma punktów według punktacji MNiSW, obliczonej według roku publikacji, wynosi Omówienie celu naukowego i uzyskanych wyników wskazanego osiągnięcia Wprowadzenie Mleko i produkty mleczarskie to nieodzowny element codziennej diety. Stanowią one źródło łatwo przyswajalnego białka i tłuszczu, a także składników mineralnych, głównie wapnia i fosforu oraz witamin (Tunick, 2015). Spośród produktów mleczarskich szczególnie dużą popularnością cieszą się mleczne napoje fermentowane, co wynika z ich wysokich walorów odżywczych i dietetycznych oraz walorów smakowych. Pierwszą próbę naukowego wyjaśnienia korzystnego wpływu jogurtu na organizm człowieka podjął Ilja Miecznikow, laureat nagrody Nobla z 1901 roku, który twierdził, że bakterie zawarte w jogurcie mają pozytywny wpływ na funkcjonowanie jelit i wpływają na poprawę funkcjonowania organizmu (Kubiszewska, 2014, Kuśmierska, 2014). Sugestie te są nadal aktualne, napoje fermentowane są bowiem doceniane na całym świecie i bez nich nie można wyobrazić sobie współczesnej diety. Korzystne oddziaływanie tych produktów na zdrowie ludzi wiąże się z ich wartością odżywczą i fizjologiczną, a także właściwościami terapeutycznymi i profilaktycznymi. W porównaniu z mlekiem napoje fermentowane charakteryzują się wyższą przyswajalnością białek i tłuszczu oraz wyższą zawartością szeregu witamin. Ponadto badania nad bakteriami odpowiedzialnymi za procesy fermentacyjne dowiodły, że wykazują one właściwości lecznicze (Vasiljevic, 2008, Schmidt i Olejnik-Schmidt, 2011). Mleczne napoje fermentowane mają zdolność hamowania wzrostu niektórych patogennych i saprofitycznych drobnoustrojów, dlatego też są one szczególnie polecane osobom w trakcie oraz po przebytej antybiotykoterapii oraz osobom o obniżonej odporności. Efekt ten jest związany w wytwarzaniem przez fermentujące mleko szeregu związków chemicznych o działaniu przeciwdrobnoustrojowym (Nadolna i Kunachowicz, 2002; Defecińska i Libudzisz, 2008). Podstawowymi związkami ograniczającymi wzrost niekorzystnej mikroflory w jelitach są kwasy organiczne powstające jako główny produkt fermentacji laktozy, które obniżają ph mleka do wartości poniżej 5, stwarzając warunki, w których bakterie saprofityczne i chorobotwórcze nie mogą się rozwijać. Głównym kwasem organicznym produkowanym podczas fermentacji mleka jest kwas mlekowy, którego stężenie może dochodzić do 1,5%. Kwas ten występuje w dwóch formach izomerycznych: 5

7 prawoskrętnej D oraz lewoskrętnej L. Forma D jest znacznie wolniej absorbowana z jelita niż forma L, przez co prawoskrętny kwas mlekowy (forma D) może w znacznych ilościach przechodzić do jelita grubego zakwaszając jego treść i hamując rozwój szkodliwej mikroflory. Jednakże ze względu na to, że zbyt duża ilość kwasu mlekowego w jelicie grubym prowadzi do zmniejszonej absorpcji wody i w konsekwencji biegunki, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca, aby dzienne spożycie formy D nie było większe niż 100 mg/1 kg masy ciała. Natomiast w przypadku izomeru L kwasu mlekowego, jego spożycie nie podlega limitowaniu. Oprócz kwasu mlekowego, w mlecznych napojach fermentowanych obecne są również inne kwasy organiczne wytwarzane przez heterofermentatywne bakterie kwasu mlekowego, jak kwas octowy, czy kwas mrówkowy. Kwasy organiczne, ze względu na dużą lotność, są związkami kształtującymi aromat produktów (Libudzisz i in., 1998; Libudzisz 1999; Shah, 2007). Poza kwasami organicznymi, bakterie kwasu mlekowego wytwarzają inne metabolity o aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Jednym z nich jest nadtlenek wodoru H2O2, na którego bakteriostatyczne działanie szczególnie wrażliwe są bakterie z rodzajów Staphylococcus i Pseudomonas. Związek ten wytwarzany jest przez pałeczki z rodzaju Lactobacillus (Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus, Lb. casei, Lb. acidophilus, Lb. helveticus i Lb. plantarum), a jego stężenie w produkcie może dochodzić do 2 mmol H2O2/litr. Kolejnym antybakteryjnym metabolitem wytwarzanym przez bakterie fermentacji mlekowej jest kwas piroglutaminowy (PCA), będący aminokwasem syntetyzowanym z glukozy lub glutaminy. Zdolność do syntezy PCA wykazują niektóre szczepy bakterii z rodzajów Lactobacillus i Pediococcus. Związek ten hamuje rozwój niektórych szczepów bakterii patogennych takich jak Bacillus subtilis, Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Klebsiella ozaenae i Pseudomonas fluorescens. Niektóre szczepy bakterii wykorzystywanych przy produkcji mlecznych napojów fermentowanych wytwarzają reuterynę związek hamujący rozwój drożdży i pleśni. Ponadto wykazano, że niektóre szczepy Lb. acidophilus oraz bakterii z rodzaju Bifidobacterium syntetyzują lizozym wykazujący działanie skierowane przeciwko bakteriom Gram-dodatnim. Również związki lotne będące głównymi substancjami kształtującymi aromat mlecznych napojów fermentowanych, a mianowicie diacetyl i aldehyd octowy, wykazują właściwości przeciwdrobnoustrojowe (Dzwolak i in., 2000; Shah, 2008). Ważną grupą substancji o charakterze przeciwdrobnoustrojowym wytwarzanych przez bakterie kwasu mlekowego są bakteriocyny. Są to związki o charakterze białkowym wykazujące działanie bakteriostatyczne lub bakteriobójcze, przez co są nazywane naturalnymi antybiotykami. Z uwagi na aminokwasową budowę, związki te podlegają 6

8 trawieniu w przewodzie pokarmowym i w porównaniu z konwencjonalnymi antybiotykami, nie stanowią obciążenia dla organizmu. Spektrum aktywności bakteriocyn jest wąskie i substancje te wykazują aktywność zwykle wobec mikroorganizmów spokrewnionych z producentem danej bakteriocyny, przy czym sam producent wykazuje odporność na jej działanie. Dzięki ograniczonemu zakresowi skuteczności antybiotycznej często polegającemu na hamowaniu wzrostu jedynie określonego gatunku, bakteriocyny nie są szkodliwe dla naturalnej mikroflory jelitowej. Ponadto zaletami bakteriocyn jest duża stabilność termalna oraz działanie w szerokim zakresie ph (Gwiazdowska i Trojanowska, 2005; Ołdak i Zielińska, 2017). Bakteriocyny syntetyzowane przez bakterie fermentacji mlekowej są najszerzej poznaną grupą tych związków, przy czym pierwszą poznaną bakteriocyną była nizyna wytwarzana przez bakterię Lactococcus lactis ssp. lactis. Wcześniej przeciwdrobnoustrojowe właściwości bakterii kwasu mlekowego przypisywano jedynie zdolności do wytwarzania kwasów organicznych oraz nadtlenku wodoru. Nizyna należy do bakteriocyn lantybiotykowych zawierających w swej strukturze nietypowy aminokwas lantioninę i wykazuje efekt antymikrobiologiczny przeciwko bakteriom z rodzajów Lactococcus spp., Bacillus spp., Clostridium spp., Micrococcus spp., a także przeciwko gronkowcowi złocistemu Staphylococcus aureus. Inne bakteriocyny wytwarzane przez wykorzystywane w produkcji mleka fermentowanego bakterie kwasu mlekowego to leukocyny syntetyzowane przez bakterie z rodzaju Leuconostoc, laktacyny wytwarzane przez bakterie z rodzaju Lactobacillus oraz acidocyny, których producentem jest gatunek Lactobacillus acidophilus. W przemyśle spożywczym bakteriocyny są wykorzystywane jako naturalny konserwant żywności (Zacharof i Lovitt, 2012; Ołdak i Zielińska, 2017). W przetwórstwie mleka na świecie mleczne napoje fermentowane zajmują ważną pozycję przy czym ich konsumpcja w poszczególnych krajach jest znacznie zróżnicowana i w dużym stopniu związana z tradycjami narodowymi i kampanią reklamową. Biorąc pod uwagę pochodzenie oraz mikroflorę odpowiedzialną za wytworzenie mlecznych napojów fermentowanych można podzielić je na wyroby tradycyjne, których technologia produkcji została opracowana przed wiekami, a także napoje nowej generacji otrzymywane przy udziale specyficznych szczepów kultur bakteryjnych, tzw. probiotyków. Zgodnie z literaturą (Libudzisz i in., 1998; Libudzisz, 1999) w pierwszym przypadku w napojach tradycyjnych można wyróżnić 4 następujące grupy: napoje produkowane z użyciem mezofilnych paciorkowców z rodzaju Lactococcus i Leuconostoc, np. kwaśne mleko i maślanka; napoje produkowane wyłącznie przy użyciu pałeczek fermentacji mlekowej, np. syuzuma; napoje fermentowane z użyciem pałeczek mlekowych i termofilnych paciorkowców, np. jogurt, 7

9 ayran, dahi, leben; napoje fermentowane z wykorzystaniem mieszanych populacji mezofilnych lub termofilnych bakterii mlekowych w połączeniu z drożdżami, np. kefir, kumys, brano, huślanka, żętyca. Na szczególną uwagę zasługuje jednak ostatnia grupa produktów, w których to obecność złożonej mikroflory warunkuje, że są zaliczane do napojów o charakterze probiotycznym. Mając na uwadze napoje nowej generacji wyróżnia się produkty II i III generacji. Jak podaje Nadolna i Kunachowicz (2002) napoje II generacji mogą być produkowane z mleka pasteryzowanego w dwojaki sposób, a mianowicie z zastosowaniem wyłącznie probiotyków (mleko acydofilne i bifidusowe) lub probiotyków w połączeniu ze szczepami tradycyjnymi zawierającymi mezofilne i termofilne bakterie kwasu mlekowego (biokefir, biojogurt, biogurt, bifigurt, biogard). Zgodnie z FAO (2002) bakterie probiotyczne to grupa mikroorganizmów wyizolowanych z przewodu pokarmowego zdrowych ludzi, które dostarczone do organizmu, w odpowiedniej ilości, wywierają pozytywny wpływ na zdrowie konsumenta, wynikający głównie z zapewnienia równowagi mikroflory zasiedlającej przewód pokarmowy. Zgodnie z licznymi doniesieniami (Jakubczyk i Kosikowska, 2000; Nadolna i Kuchanowicz, 2002; Moneta, 2006; Liong, 2007; Nowak, 2010) do najczęściej wykorzystywanych bakterii jako probiotyków należą te z rodzaju Lactobacillus oraz Bifidobacterium. Ponadto do drobnoustrojów o właściwościach probiotycznych zalicza się inne rodzaje bakterii, jak np. Pedicoccus acidilactici i pentosaceus, Enterococcus faecalis i facium, a nawet grzyby Saccharomyces boulardi (Cebeci i Gürakan, 2003). Aby dana mikroflora jednak mogła być uznawana za probiotyczną, musi być określana jako bezpieczna i spełniać odpowiednie kryteria, a mianowicie powinna: 1. pochodzić z naturalnej mikroflory jelita człowieka; 2. posiadać antagonistyczną aktywność wobec mikroflory patogennej; 3. wykazywać efektywność biosyntezy wybranych metabolitów, np. enzymów; 4. charakteryzować się zdolnością przeżywania podczas przechodzenia przez górne części przewodu pokarmowego; 5. ujawniać odporność na działanie kwasów, soli żółciowych i enzymów trawiennych; 6. ujawniać odporność na antybiotyki paszowe; 7. wykazywać łatwość hodowli; 8. objawiać ekonomiczną opłacalność produkcji. Napoje wzbogacone o probiotyki mogą być zaliczane do żywności funkcjonalnej. Za żywność funkcjonalną uznaje się te produkty żywnościowe, które poza pełnieniem funkcji 8

10 odżywczej, wywierają korzystny wpływ na funkcjonowanie organizmu (Hözer i Kirmaci, 2010). Badania naukowe wskazują, że spożywanie produktów probiotycznych przeciwdziała symptomom nietolerancji laktozy, leczy biegunki związane z antybiotykoterapią, zapobiega infekcjom przewodu pokarmowego, zmniejsza ryzyko zachorowania na nowotwór jelita grubego, pozwala na zwalczanie rotawirusów, zapobiega powstawaniu wrzodów żołądka spowodowanych przez bakterię Helicobacter pylori, stymuluję działanie układu odpornościowego, łagodzi objawy zespołu jelita drażliwego oraz obniża stężenie cholesterolu we krwi. Dodatkowo probiotyki z rodzaju Bifidobacterium są zdolne do syntezy witamin z grupy B oraz do stymulacji wchłaniania wapnia (Liong, 2007; Moayednia i in., 2009; Mohania i in., 2013). W celu zapewnienia efektu terapeutycznego, poziom bakterii probiotycznych w mlecznych napojach fermentowanych powinien wynosić nie mniej niż jednostek tworzących kolonię (jtk)/cm 3. Niemniej jednak Borzych-Mończak (2011) podaje, że warunkiem skutecznego oddziaływania probiotyków w mleku fermentowanym jest ich systematyczne spożywanie. Jak już wcześniej wspomniano, obok napojów II generacji coraz popularniejsze stają się również napoje fermentowane otrzymywane z udziałem mikroflory probiotycznej i prebiotyków, czyli tzw. napoje III generacji. Zgodnie z literaturą (Borowy i Kubiak, 2012) głównym zadaniem prebiotyków jest wspomaganie działania probiotyków. Tego samego zdania jest Kot (2012), według którego prebiotyki to niestrawione składniki pożywienia, które wywierają korzystny wpływ na organizm poprzez wybiórcze pobudzenie wzrostu jednej bądź określonej liczby bakterii wywołujących pozytywny wpływ na przewód pokarmowy. Z danych wynika, że w chwili obecnej do najczęściej stosowanych prebiotyków należą inulina, laktuloza, czy też oligofruktoza. Wymienione związki poza tym, że w organizmie wspomagają probiotyki w bytowaniu, w pozytywny sposób kształtują cechy sensoryczne (smak, zapach, konsystencję) gotowego produktu, a dodatkowo dzięki swoim właściwościom stosowane są jako zamienniki cukru czy też tłuszczu, charakteryzując się niską wartością kaloryczną (Jakubczyk i Kosikowska, 2000; Reps i Kornacki, 2008; Borowy i Kubiak, 2012) Należy podkreślić, że obecnie na rynku produktów mlecznych wyroby suplementowane szczepionkami probiotycznymi zyskują coraz większą popularność i akceptację, a korzyści wynikające z ich spożywania często stanowią o wyborze konsumenta. Ponadto, komercyjne zainteresowanie wykorzystaniem prozdrowotnych właściwości probiotyków przyczynia się w znacznym stopniu do tego, iż od pewnego czasu producenci za główny cel stawiają sobie wprowadzenie na rynek szerszego asortymentu produktów mlecznych bogatych 9

11 w probiotyki, I tak, poza napojami typu biojogurt, biokefir, Actimel czy też Activia aktualnie w sprzedaży są dostępne probiotyczne sery twarogowe, sery żółte dojrzewające oraz mrożone desery głównie lody. W Polsce i na świecie do wyrobu produktów mlecznych oprócz mleka krowiego wykorzystuje się mleko innych gatunków ssaków, w tym owiec i kóz. Mleko kozie jest dobrym źródłem wielu cennych składników odżywczych i często może być stosowane jako zamiennik mleka krowiego, np. u osób z potwierdzoną alergią na białka mleka krowiego, czy też u konsumentów w podeszłym wieku (i nie tylko) cierpiących na zaburzenia trawienne wywołane tym mlekiem. W przemysłowej produkcji z powodzeniem wykorzystywane jest ono do produkcji serów (twarogowych, podpuszczkowych, jak i pleśniowych), mleka pełnego o przedłużonej trwałości (UHT), a szczególnie do wyrobu mlecznych napojów fermentowanych (jogurtu i kefiru), które w sposób szczególny zachowują wszelakie zalety mleka koziego oraz dodatkowo posiadają mikroflorę korzystnie działająca na zdrowie człowieka (Wszołek, 2005; Ziarno i Truszkowska, 2005; Ribeiro i Ribeiro, 2010; Mituniewicz- Małek i in., 2011; Danków i Pikul, 2011) Mleko kozie swoim składem jakościowym jest zbliżone do mleka krowiego jednak obserwuje się pewne różnice w jego składzie ilościowym i budowie podstawowych składników tj. tłuszczu i białka, dzięki czemu wzrasta ich przyswajalność przez organizm człowieka. Tym też sposobem uzyskane z mleka koziego produkty różnią się pod wieloma względami od tych wyprodukowanych z mleka krowiego. Wspomniane różnice np. w przypadku mlecznych napojów fermentowanych dotyczą mniejszej zwięzłości i lepkości skrzepu czy też mniejszej zawartości lotnych związków aromatycznych i dwutlenku węgla w porównaniu z ich homologami z mleka krowiego. Ponadto mleko kozie jako surowiec do przerobu na mleko fermentowane w porównaniu do mleka krowiego odznacza się większą zmiennością składu chemicznego w okresie laktacji. Obserwowane wahania w zawartości suchej masy są o tyle istotne, że warunkują prawidłowy przebieg ukwaszania co ostatecznie przekłada się na jakość gotowego produktu. Zwiększenie zawartości suchej masy w mleku przeznaczonym do wyrobu jogurtów uzyskuje się najczęściej przez dodatek mleka w proszku lub zamiennie, również w celu uzyskania prawidłowej konsystencji, stosuje się wiele innych sposobów (UF, RO itp.) czy też dodatków strukturotwórczych w tym np. skrobi o różnym stopniu modyfikacji, enzymów (mikrobiologiczna transglutaminaza), a także prebiotyków (oligofruktoza, inulina itp.). Ponadto zgodnie z literaturą kluczem do uzyskania właściwych cech jakościowych fermentowanego napoju mlecznego jest odpowiednia selekcja i dobór szczepów bakteryjnych (Martin-Diana i in., 2003; Park i in., 2007; Domagała i Wszołek, 2008) 10

12 Mimo cytowanych niedogodności przerób mleka koziego w kierunku produkcji mleka fermentowanego sprzyja zachowaniu, a nawet zwiększeniu jego wartości odżywczej i dietetycznej. Mając na uwadze powyższe spostrzeżenia, zasadne jest prowadzenie działań w kierunku uatrakcyjnienia cech jakościowych mleka fermentowanego tym bardziej, że w Polsce pomimo braku tradycji spożywania produktów z mleka koziego, słabej promocji i reklamy walorów odżywczych tego mleka, z roku na rok powiększa się grono amatorów koziego mleka i jego przetworów zainteresowanych zakupami nowych, atrakcyjnych oraz mało znanych artykułów żywnościowych (Minervini i in., 2009; Slačanac i in., 2010) Cel pracy Zgodnie z piśmiennictwem mleko kozie jest naturalnie predysponowane do przygotowania napoju fermentowanego, który jest delikatny i łatwo strawny. Kierując się tym faktem jak również potrzebami rynku, które ściśle związane są ze wzrostem świadomości konsumenta między innymi w kwestii zdrowego odżywiania głównym celem pracy było określenie możliwości wyprodukowania z mleka koziego napoju fermentowanego nowej generacji przy użyciu jedynie monokultur probiotycznych z rodzaju Lactobacillus oraz Bifidobacterium, czyli określonych pojedynczych bakterii, które nie mając konieczności rywalizowania o składniki niezbędne do namnażania się, na przestrzeni całego okresu chłodniczego przechowywania, w produkcie finalnym zagwarantują minimum terapeutyczne zdefiniowane przez FAO/WHO na poziomie 10 6 jtk/g, w efekcie czego zostanie on zaliczony do grupy wyrobów o charakterze potencjalnie probiotycznym. Ponadto otrzymany napój będzie charakteryzował się pożądanymi cechami jakościowymi m. in. dobrą konsystencją oraz nieznacznie wyczuwalnym posmakiem i zapachem kozim. Mając na uwadze fakt, że bakterie probiotyczne zaliczane są do mikroflory bardzo wrażliwej, której przeżywalność w mlecznych napojach fermentowanych jest determinowana wieloma czynnikami tj. kwasowością produktu, stężeniem rozpuszczonego tlenu, potencjałem redoks, obecnością innych szczepów mikroorganizmów, a także temperaturą przechowywania czy też stosowanymi parametrami produkcji (Hözer i Kirmaci, 2010). Kolejnym celem pracy było określenie czy wprowadzenie do produkcji koziego napoju fermentowanego nowej generacji składników wspomagających, a mianowicie inuliny i enzymu transglutaminazy pochodzenia mikrobiologicznego (mtgazy) wpłynie stymulująco na żywotność wykorzystanych monokultur probiotycznych. Ostatecznie w pracy założono jeszcze jeden cel, a mianowicie podjęto próbę określenia czy mleko kozie poddane procesowi zamrażalniczego przechowywania, po rozmrożeniu może 11

13 być wykorzystane do produkcji mlecznych napojów z udziałem probiotyków. Ograniczona sezonowość w pozyskiwaniu mleka koziego powoduje, że w poszczególnych okresach roku na rynku brak jest produktów z tego mleka. Jedną z możliwości przeciwdziałania wskazanej sytuacji może być produkcja wyrobów z mleka koziego poddanego procesowi zamrażalniczego przechowywania (Park i in., 2006; Riberio i Liberio, 2010; Park, 2013) Założenia pracy W pracy postawiono następujące tezy: 1. Wykorzystanie monokultur probiotycznych z rodzaju Lactobacillus pozwoli na otrzymanie z mleka koziego napojów fermentowanych nowej generacji spełniających kryterium minimum terapeutycznego. 2. Wykorzystanie monokultur probiotycznych z rodzaju Bifidobacterium pozwoli na otrzymanie z mleka koziego napojów fermentowanych nowej generacji spełniających kryterium minimum terapeutycznego. 3. Wyprodukowane z mleka koziego napoje fermentowane nowej generacji zawierające pojedyncze szczepy probiotyczne z rodzaju Lactobacillus oraz z rodzaju Bifidobacterium, w okresie chłodniczego przechowywania, będą charakteryzowały się pożądanymi cechami jakościowymi. 4. Zastosowanie inuliny i mikrobiologicznej transglutaminazy do produkcji kozich napojów fermentowanych nowej generacji wykaże pozytywny wpływ na przeżywalność mikroflory z rodzaju Lactobacillus oraz z rodzaju Bifidobacterium. 5. Mleko kozie utrwalone zamrażalniczo będzie mogło, po rozmrożeniu, być surowcem do produkcji mlecznych napojów fermentowanych, ze szczególnym uwzględnieniem tych o charakterze potencjalnie probiotycznym Wyniki Monokultury probiotyczne z rodzaju Lactobacillus oraz Bifidobacterium w napojach fermentowanych nowej generacji z mleka koziego Od niepamiętnych czasów w wielu regionach świata mleko fermentowane stanowi istotną część ludzkiej diety, w związku z czym w dalszym ciągu odnotowuje się rosnące zapotrzebowanie konsumentów szczególnie na tradycyjne mleczne napoje fermentowane, ale również na produkty alternatywne, takie jak fermentowane mleko kozie uzupełniane 12

14 różnymi składnikami tj. owocami, zbożami czy też pro i prebiotykami (Coda i in., 2012; Eke i in., 2013; Velez-Ruiz i in., 2013). Zgodnie z przyjętą definicją probiotyki to żywe mikroorganizmy, które podane w odpowiedniej ilości wywierają korzystny, prozdrowotny wpływ na zdrowie człowieka (Borzych-Mończak 2011; Mohania i in., 2013). Za mikroorganizmy probiotyczne uznaje się głównie bakterie kwasu mlekowego z rodzaju Lactobacillus, ze szczególnym uwzględnieniem Lb. acidophilus, Lb. paracasei, Lb. rhamnosus, Lb. casei oraz Lb. johnsonie. Dodatkowo do grupy tej zalicza się niektóre szczepy Lb. plantarum, a także te z rodzaju Bifidobacterium tj. Bif. longum i Bif. bifidum (Cebeci i Gürakan 2003; Avonts i in., 2004; Granato i in., 2010). Kierując się powyższymi doniesieniami w pierwszej pracy (H. 1) do wyprodukowania napojów fermentowanych nowej generacji z mleka koziego wykorzystałam komercyjne kultury probiotyczne Lactobacillus sp., zawierające pojedyncze szczepy, a mianowicie Lactobacillus paracasei, Lactobacillus casei oraz Lactobacillus acidophilus. Tym też sposobem wyprodukowałam trzy warianty doświadczalnych napojów probiotycznych (NP) tj., NP-A (z udziałem Lb. paracasei AD 400), NP-B (z udziałem Lb. casei 01) i NP-C (z udziałem kultury Lyofast La 3 zawierającej szczep Lb. acidophilus 3), które w okresie 21 dni chłodniczego przechowywania poddałam ocenie sensorycznej oraz analizie mikrobiologicznej, fizykochemicznej i reologicznej. Na podstawie zebranych wyników badań w pracy (H. 1) wykazałam, że z udziałem komercyjnych monokultur probiotycznych Lactobacillus sp. (Lb. paracasei AD 400, Lb. casei 01 oraz Lb. acidophilus 3) możliwe jest otrzymanie kozich napojów fermentowanych spełniających kryterium minimum terapeutycznego (10 6 jtk/g) a dodatkowo, że podczas 21-dniowego przechowywania w warunkach chłodniczych populacja szczepów Lactobacillus sp. użytych do produkcji kozich napojów fermentowanych utrzymywała się na zbliżonym poziomie rzędu 10 7 jtk/g. Wyprodukowane z mleka koziego napoje fermentowane nowej generacji zawierające poszczególne pojedyncze szczepy probiotyczne Lactobacillus sp. (Lb. paracasei AD 400, Lb. casei 01 oraz Lb. acidophilus 3), przez cały okres chłodniczego przechowywania, charakteryzowały się bardzo dobrymi i dobrymi cechami sensorycznymi. Niemniej jednak pragnę podkreślić, że najwyżej oceniony został napój do produkcji, którego użyto szczepionki Lb. paracasei AD 400 (NP A), a który w czasie przechowywania wyróżniał się jednolitą, zwartą konsystencją z cechami ciągliwości, co jest typowe dla produktów zawierających probiotyki. Natomiast niższe oceny pozostałych dwóch napojów (NP B i NP C) były spowodowane pogarszaniem się ich jakości tj. bardziej wyczuwalnego koziego posmaku, minimalnego podcieku serwatki oraz rozluźnienia 13

15 konsystencji. W przypadku analizowanych wskaźników fizykochemicznych i reologicznych wykazałam, że istotnie zależały one od rodzaju badanego napoju fermentowanego i czasu chłodniczego przechowywania. Powodzenie pierwszych badań z zakresu wykorzystania monokultur probiotycznych z rodzaju Lactobacillus w produkcji napoju fermentowanego nowej generacji z mleka koziego dało wyraz w założeniu drugiego doświadczenia, a uzyskane wyniki stanowiły podstawę do przygotowania kolejnej publikacji (H. 4). Tym razem jednak do wyrobu prób doświadczalnych postanowiłam uwzględnić drugą grupę bakterii o określonych właściwościach probiotycznych tj. Bifidobacterie, a ściślej mówiąc trzy konkretne szczepy: Bifidobacterium lactis AD 600 (FNP-A), Bifidobacterium longum AD 50 i Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB 12 (FNP-C). Zgodnie z literaturą tematu (Tahri et al., 1997) Bifidobacterie należą do dominującej, beztlenowej flory jelita grubego niestety bez możliwości kolonizacji. Ten fakt przemawia za tym, że podejmowanych jest wiele prób celem zwiększenia poziomu ich populacji w okrężnicy, przy czym badania (Bouhnik et al., 1996) potwierdzają, że głównie spożywanie fermentowanego mleka bifidusowego prowadzi do ogólnego wzrostu tej mikroflory. Realizacja kolejnego toku badań i analiza uzyskanych wyników własnych umożliwiła potwierdzenie, że również monokultury probiotyczne Bif. lactis AD 600, Bif. longum AD 50 oraz Bif. animalis subsp. lactis BB-12 jak najbardziej mogą być wykorzystywane w produkcji kozich napojów fermentowanych, które podczas całego okresu chłodniczego przechowywania (trzy tygodnie) będą spełniały minimum terapeutyczne, określone przez FAO/WHO w odniesieniu do bakterii probiotycznych, na poziomie 10 6 jtk/g. Uzyskane rezultaty są o tyle istotne, że zgodnie z doniesieniami (Micanel et al. 1997) nie wszystkie szczepy bifidobacterii zachowują odpowiednią stabilność podczas przechowywania przetworów mlecznych. Uzyskane wyniki własne natomiast potwierdziły, że żywotność wszystkich zaproponowanych do produkcji koziego napoju funkcjonalnego monokultur, w okresie trzech tygodni składowania chłodniczego, kształtowała się na wymaganym poziomie. Ponadto w przypadku analizowanych cech fizykochemicznych (kwasowość miareczkowa, ph, zawartość aldehydu octowego) i reologicznych (lepkość oraz twardość), podobnie jak w pierwszej publikacji (H. 1) stwierdziłam, że były one determinowane rodzajem zastosowanego szczepu i czasem trwania chłodniczego przechowywania. Mając na uwadze zaś jakość sensoryczną wykazałam, że przez 21 dni napoje nowej generacji z mleka koziego, bez względu na rodzaj wykorzystanego szczepu do ich produkcji, charakteryzowały się bardzo do siebie zbliżonymi, a zarazem pożądanymi walorami sensorycznymi, przy czym w miarę wydłużania się czasu przechowywania, wszystkie napoje przyjmowały mniej 14

16 atrakcyjne cechy jakościowe. I tak w pierwszym okresie trwania badań (do 14 dnia) produkty doświadczalne odznaczały się jednolitym skrzepem bez wycieku serwatki (synerezy) oraz bez gazowania. Konsystencja była dość zwarta, a po wymieszaniu wykazywała tendencję do ciągliwości, co jest typowe szczególnie dla bakterii z rodzaju Bifidobacterium sp.. Zapach i smak napojów był charakterystyczny dla mleka fermentowanego, ale z wyczuwalną nutką mleka koziego. Natomiast po 21 dniach przechowywania w ocenianych napojach zaobserwowano nieznaczny wyciek serwatki, bardziej wyczuwalny kozi posmak, jak również rozluźnienie konsystencji. Podsumowując uzyskane wyniki badań własnych, przedstawione i omówione w pracy H. 1 i H. 4 wykazałam, że kozie mleko fermentowane nowej generacji do produkcji, którego wykorzystano określone monokultury probiotyczne z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium stanowić może alternatywę dla potencjalnie probiotycznych produktów mleczarskich, od których konsument oczekuje korzystnych efektów związanych z poprawą zdrowia czy też samopoczucia, jak również specyficznych ale zarazem akceptowalnych walorów sensorycznych. Inulina i mikrobiologiczna transglutaminaza w napojach fermentowanych nowej generacji z mleka koziego Kierując się pierwszymi uzyskanymi wynikami przeprowadzonych badań (H. 1 i H. 4), na podstawie których wywnioskowałam, że mleko kozie jest dobrym nośnikiem dla określonych bakterii probiotycznych z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium, co ściśle przełożyło się na możliwość otrzymania nowego potencjalnie funkcjonalnego mleka fermentowanego charakteryzującego się pożądanymi cechami jakościowymi oraz spełniającymi wymogi co do minimum terapeutycznego (10 6 jtk/g) sprecyzowano nowy cel, który tym razem był ukierunkowany na działania zmierzające do ewentualnego podwyższenia poziomu mikroflory probiotycznej w gotowym produkcie. Mając powyższe na uwadze do produkcji napojów nowej generacji z mleka koziego zastosowałam dwa dodatki funkcjonalne tj. inulinę i mikrobiologiczną transglutaminazę (mtgazę). Wybór dodatków podyktowany był analizą piśmiennictwa (Shin i in., 2000; Hellad i in. 2004; Donkor i in. 2007) zgodnie, z którą np. dodatek inuliny wykazywał pozytywny wpływ na populację bakterii zarówno z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium. Podobnie doszukałam się w przypadku wykorzystania mikrobiologicznej transglutaminazy, przy czym pozytywny wpływ na przeżywalność komórek probiotyków uwarunkowany był enzymatycznym sieciowaniem białek (Farnsworth et al., 2006). Ponadto chciałabym podkreślić, że proponując sugerowane 15

17 dodatki kierowałam się ich szczególnymi właściwościami funkcjonalnymi, które mogłyby uatrakcyjnić cechy sensoryczne gotowego produktu tym bardziej, że wraz z wydłużającym się okresem chłodniczego przechowywania, oceniane wyróżniki organoleptyczne w napojach fermentowanych, bez względu na rodzaj użytego surowca, ulegają sukcesywnemu pogorszeniu. Według literatury (Reps i Kornacki, 2008) inulina wykazuje właściwości żelujące. Po dokładnym wymieszaniu z wodą tworzy gęstą, kremową teksturę, co jest wykorzystywane w produkcji produktów spożywczych do nadawania im gładkości i łagodnego smaku. Spójność uzyskanego żelu zależy od stężenia inuliny oraz jej zawartości w suchej substancji. W sieci zostaje przechwycona znaczna ilość wody, co gwarantuje fizyczną stabilność żelu. W przemyśle mleczarskim inulinę stosuje się w produkcji mlecznych napojów fermentowanych, serków twarogowych, serów topionych, koktajli mlecznych, śmietany, produktów masłopodobnych oraz lodów. Dawkowanie prebiotyku jest zależne od rodzaju preparatu inuliny i produktu, do którego będzie stosowana i na ogół wynosi od 1 do 5% (Reps i Kornacki, 2008). W przypadku wykorzystania transglutaminazy pochodzenia mikrobiologicznego jej działanie prowadzi do powstawania kowalencyjnych wiązań sieciujących w wielu białkach żywności, m. in. w żelatynie, kazeinie, białkach serwatkowych, białkach soi, białku i żółtku jaja, a także w glutenie (Schorsch i in., 2000). Jednak zgodnie z Schorsch i in. (2000) nie wszystkie białka żywnościowe są dobrymi substratami dla transglutaminazy. Spośród białek mleka sieciowaniu przez transglutaminazę szczególnie łatwo ulega kazeina, o czym decyduje jej strukturalne podobieństwo do fibrynogenu. Możliwość zastosowania transglutaminazy mikrobiologicznej w przetwórstwie mleka wiąże się głównie z jej wykorzystaniem w produkcji mleka fermentowanego, a szczególnie jogurtu, gdzie właściwości sieciujące tego enzymu mają wpływ na tworzenie się pożądanej struktury i tekstury tego produktu (Domagała, 2001). Według Laufer i in. (2000) już niewielki zakres usieciowania kazeiny jest wystarczający do istotnego zwiększenia twardości żelu jogurtowego. W zakresie doświadczenia skupiłam się na produkcji dwóch napojów nowej generacji z mleka koziego do wyrobu, których w pierwszej kolejności wykorzystałam te najczęściej stosowane w przetwórstwie mleka szczepionki probiotyczne tj. Lactobacillus acidophilus LA 5 oraz Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12. W obu przypadkach wyprodukowałam po trzy napoje fermentowane, przy czym do dwóch odpowiednio podczas produkcji dodałam inulinę (IN) oraz transglutaminazę (TG). Podsumowując w zakresie doświadczenia przebadałam sześć różnych napojów probiotycznych (NF): NFLA-IN, NFLA-TG, NFBB-IN, NFBB-TG oraz NFLA i NFBB, które stanowiły próbki kontrolne (bez dodatku funkcjonalnego). 16

18 I tak w przypadku produktów NFLA surowiec fermentowałam monokulturą Lactobacillus acidophilus LA 5, a w przypadku produktów NFBB monokulturą Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12. Mając na uwadze założony cel w produktach doświadczalnych, w całym okresie chłodniczego przechowywania (trzy tygodnie), skupiłam się na analizie mikrobiologicznej oraz określeniu jak kształtowało się ph tj. jeden z podstawowych czynników regulujących przeżywalność bakterii probiotycznych (Lorens-Hattingh i Viljoen, 2001; Donkor i in., 2006; Wang i in, Na podstawie uzyskanych wyników stwierdziłam, że zarówno dodanie inuliny jak i mtgazy nie poprawiło przeżywalności Lb. acidophilus LA 5 w doświadczalnych napojach, a także że na liczebność bakterii probiotycznych statystycznie istotny wpływ miał czas przechowywania. Początkowa populacja Lb. acidophilus La-5 wahała się od 7,9 do 8,6 log jtk/ml. Po 21 dniach przechowywania w warunkach chłodniczych populacja Lb. acidophilus La-5 zmniejszyła się do 7,4, 7,2 i 7,6 log jtk/ml odpowiednio w próbie kontrolnej (NFLA), próbie mleka z inuliną (NFLA-IN) i próbie mleka z transglutaminazą (NFLA-TG). Najmniejszą liczbę komórek bakterii zaobserwowano w próbkach mleka koziego z inuliną (NFLA-IN). Początkowa populacja Lb. acidophilus La-5 w próbkach NFLA-IN była o około 0,3-0,5 cyklu logarytmicznego mniejsza niż w próbkach NFLA i NFLA-TG. Ponadto w badaniach wykazałam, że zarówno dodanie inuliny jak i mtgazy (P <0,01) oraz okres przechowywania (P <0,01) miały statystycznie istotny wpływ na wartość ph napojów nowej generacji fermentowanych przy wykorzystaniu monokultury Lb. acidophilus LA 5. Początkowe ph fermentowanego mleka wahało się od 4,39 do 4,66. Najwyższe końcowe wartości ph (4,21-4,27) zaobserwowałam w próbkach mleka koziego zawierających inulinę (NFLA-IN) i próbach kontrolnych; zaś najniższe końcowe wartości ph (4.13) odnotowano w próbkach mleka koziego z dodatkiem mtgazy (NFLA-TG). Identyczne zależności stwierdziłam podczas przechowywania próbek badawczych napojów nowej generacji z mleka koziego fermentowanych monokulturą Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12. A mianowicie zarówno dodanie inuliny jak i mtgazy nie poprawiało przeżywalności komórek bifidobakterii, a okres przechowywania miał statystycznie istotny wpływ na ich liczbę. Początkowa populacja Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12 mieściła się w zakresie od 7,9 do 9,0 log jtk/ml. Po 21 dniach przechowywania w warunkach chłodniczych, populacja Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12 zmniejszyła się do 7,8, 7,2 i 7,8 log jtk/ml odpowiednio w próbkach kontrolnych (NFBB), próbkach z inuliną (NFBB-IN) i próbkach z transglutaminazą (NFBB-TG). Próbki z dodatkiem mtgazy (NFBB-TG) lub inuliny (NFBB-IN) miały znacznie mniej komórek bakteryjnych niż próbki 17

19 kontrolne (NFBB), ale należy przypuszczać, że nie było to wynikiem zastosowanych dodatków czy też chłodniczym przechowywaniem, ale raczej stosunkowo niższym poziomem mikroflory jaki zaobserwowałam w tych napojach po procesie fermentacji (od 7,9 do 8,2 log jtk/ml). Na podstawie zgromadzonych wyników wykazałam także, że zarówno dodawanie inuliny jak i mtgazy (P <0,01) oraz okres przechowywania (P <0,01) miały statystycznie istotny wpływ na wartość ph w próbkach mleka koziego fermentowanych przez Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12. Początkowe ph napojów wahało się od 4,56 do 4,73. Najniższą końcową wartość ph zaobserwowano w próbkach fermentowanego mleka koziego z mtgazą (4,11). Pozostałe próbki napojów (NFBB i NFBB-IN) nie różniły się istotnie od siebie pod względem końcowej wartości ph (odpowiednio 4,19 i 4,21). Mleko kozie utrwalone zamrażalniczo, po rozmrożeniu, surowcem do produkcji mlecznych napojów fermentowanych nowej generacji Na ostatnim etapie badań postawiłam sobie za zadanie ocenę mleka fermentowanego nowej generacji wyprodukowanego z zamrażalniczo przechowywanego mleka koziego. Jak podaje literatura (Park, 2006; Riberio i Liberio, 2010, Park, 2013) mleko kozie, w odróżnieniu od mleka krowiego, jest bardziej predysponowane do zamrażania, które może być stosowane w celu jego konserwacji w związku z ograniczoną sezonowością jego podaży. Aby uzyskać kompleksową odpowiedź założyłam doświadczenie, w którym materiał do badań stanowiły dwa napoje fermentowane nowej generacji otrzymane z mrożonego mleka koziego przy użyciu liofilizowanych monokultur probiotycznych z rodzajów Lactobacillus (Lactobacillus acidophilus La-5) i Bifidobacterium (Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12), a także jogurt z tradycyjną kulturą jogurtową YC-X16. Surowiec do produkcji prób doświadczalnych utrwaliłam zamrażalniczo i przez okres 6-ciu miesięcy przechowywałam w temperaturze 22 o C. Po upływie wskazanego czasu mleko kozie poddałam procesowi powolnego rozmrażania w warunkach hamujących rozwój mikroflory mezofilnej (8-10 o C). Następnie mleko podgrzałam do temperatury 40 o C, znormalizowałam w nim zawartość suchej masy do 14%, przy użyciu koziego proszku mlecznego i kolejno podzieliłam na trzy partie. Każdą z partii zaszczepiłam jedną z trzech, wcześniej uaktywnionych kultur bakterii (5% zakwasu roboczego). Do otrzymania pierwszego napoju potencjalnie probiotycznego (NP-LA) wykorzystałam monokulturę szczepu kolejno Lactobacillus acidophilus La-5, a do drugiego (NP-BB) monokulturę szczepu Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12. Trzecim otrzymanym napojem był jogurt (NP-JOG) do wyrobu, którego użyłam tradycyjną kulturę jogurtową YC-X16. Inkubację przygotowanych napojów 18

20 prowadziłam w temperaturze 42 o C, aż do uzyskania skrzepu (od 4,5 do 7 godz.), po czym schłodziłam je do temperatury 5±1 o C i w takich warunkach przechowywałam przez trzy tygodnie. Otrzymane napoje oceniłam sensorycznie oraz poddałam je analizie fizykochemicznej. Dodatkowo w produktach otrzymanych przy użyciu monokultur probiotycznych zdefiniowałam minimum terapeutycznego oznaczając liczbę żywych komórek bakteryjnych. Na podstawie przeprowadzonych badań, które stanowiły podstawę do przygotowania publikacji H. 3 wykazałam, że mleko kozie utrwalone zamrażalniczo z powodzeniem może być, po rozmrożeniu, surowcem do produkcji mlecznych napojów fermentowanych, ze szczególnym uwzględnieniem tych o charakterze potencjalnie probiotycznym otrzymanych przy udziale monokultur szczepów probiotycznych Lactobacillus acidophilus La-5 i Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12. Doświadczalne napoje fermentowane nowej generacji wyprodukowane na bazie mleka koziego (poddanego procesom zamrażalniczego przechowywania, a następnie rozmrażania), przez 21 dni, spełniały kryterium minimum terapeutyczne zdefiniowanego przez FAO/WHO na poziomie 10 6 jtk/g. Dodatkowo przez cały okres chłodniczego przechowywania produkty doświadczalne charakteryzowały się pożądanymi walorami sensorycznymi, przy czym w przypadku smaku i konsystencji wyżej zostały ocenione napoje wyprodukowane przy użyciu szczepu Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 niż zawierające szczep Lactobacillus acidophilus La-5. Natomiast w odniesieniu do analizowanych właściwości fizykochemicznych tj. ph, kwasowości miareczkowej, zawartości aldehydu octowego oraz twardości potwierdziłam, że również w mlecznych napojach fermentowanych otrzymanych z mleka koziego, poddanego procesowi zamrażalniczego przechowywania, są one determinowane rodzajem zastosowanego szczepu i czasem chłodniczego przechowywania Podsumowanie Wzrastająca świadomość społeczeństwa w kwestii zdrowego odżywiania, a także chęć spożywania produktów o wysokich walorach jakościowych, stwarza potrzebę opracowywania nowych a zarazem atrakcyjnych produktów żywnościowych również w branży mleczarskiej dzięki, której komponowana przez potencjalnego konsumenta dieta jest różnorodna i co istotne dostarcza organizmowi niezbędnych składników odżywczych do jego prawidłowego funkcjonowania. Kierując się powyższymi spostrzeżeniami rezultaty przedstawionych w autoreferacie prac wskazują na aplikacyjne rozwiązanie dzięki, któremu potwierdziły się założenia, że kozie 19

21 mleko jest pożądanym surowcem do wyrobu mlecznych napojów fermentowanych nowej generacji przy wykorzystaniu określonych monokultur probiotycznych szczepionek bakteryjnych zarówno z rodzaju Lactobacillus jak i z rodzaju Bifidobacterium, co stanowi nowy, innowacyjny produkt, który jest odpowiedzią na potrzeby żywieniowe szczególnie osób, które odczuwają dyskomfort po spożyciu mleka krowiego i jego przetworów. Ponadto obserwując wzrost zainteresowania konsumentów prozdrowotnym stylem życia możliwe jest, że atrakcyjność opracowanego produktu, na którą składa się jego skład chemiczny i mikrobiologiczny, specyficzne cechy sensoryczne (smak, zapach czy też konsystencja) zachęci do zakupu tych, którzy szukają produktów potencjalnie prozdrowotnych spełniających minimum terapeutyczne określone przez FAO/WHO, w odniesieniu do bakterii probiotycznych, na poziomie 10 6 jtk/g. Mając na uwadze fakt, że podstawowym warunkiem otrzymania produktów o potencjalnie probiotycznym charakterze, jest bezwzględnie zachowanie sugerowanego minimum terapeutycznego, a z drugiej strony również świadomość, że mikroflora probiotyczna jest wrażliwa na szereg czynników, w kolejnej pracy skupiłam się na próbie podwyższenia poziomu monokultur szczepionek probiotycznych tj. Lactobacillus acidophilus LA 5 oraz Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12 wykorzystanych w produkcji doświadczalnych napojów fermentowanych nowej generacji z mleka koziego. Wyznaczony cel założyłam osiągnąć dzięki wzbogaceniu surowca na napój doświadczalny o dodatki funkcjonalne w postaci inuliny i transglutamianazy pochodzenia mikrobiologicznego. Ostatecznie wykazałam, że pozytywny wpływ zaproponowanych dodatków na przeżywalność probiotycznych komórek bakteryjnych w próbkach fermentowanego mlek koziego nie został zaobserwowany. Zmiany w populacji probiotyków w napojach z mleka koziego wzbogaconego w inulinę lub produkowanych przy użyciu mikrobiologicznej transglutaminazy zależały od zastosowanego szczepu. Obniżenie ph fermentowanego napoju wpływało na zmniejszenie populacji bakteri probiotycznych, przy czym bifidobacterie okazały się bardziej wrażliwe niż pałeczki kwasu mlekowego. Niemniej jednak warto podkreślić, że populacja probiotyków w napojach fermentowanych nowej generacji z mleka koziego, w czasie chłodniczego przechowywania utrzymywała się powyżej 6 log jtk/ml. Innowacyjnym rozwiązaniem według aplikanta jest również wykazanie, że mleko kozie utrwalone zamrażalniczo z powodzeniem może być po rozmrożeniu surowcem do produkcji mlecznych napojów fermentowanych, ze szczególnym uwzględnieniem tych o charakterze potencjalnie probiotycznym. Nie da się jednak ukryć, że proponowane rozwiązanie szczególnie zostało ukierunkowane na wykorzystanie w gospodarstwach ekologicznych 20

22 zajmujących się przetwarzaniem mleka koziego, w których to w sposób indywidualny traktuje się potencjalnego odbiorcę o dokładnie sprecyzowanych wymaganiach w kwestii nabywanych artykułów żywnościowych Literatura 1. Borowy T., Kubiak M Polisacharydy o działaniu prebiotycznym. Przegląd Zbożowo-Młynarski., 9: Borzych-Mończak D Probiotyki dobre dla organizmu ludzkiego. Cukiernictwo, 11: Cebeci A., Gürakan C.: Properties of potential probiotic Lactobacillus plantarum strains. Food Microbiology, 2003, 20(5), Danków R., Pikul J Przydatność Technologiczna mleka koziego do przetwórstwa. Nauka Przyroda Technologia, 5(2): Defecińska A., Libudzisz Z Bakterie fermentacji mlekowej wpływ na funkcje życiowe człowieka. Przegląd Mleczarski, 8: Domagała J., Wszołek M Wpływ sposobu zagęszczania oraz rodzaju szczepionki na teksturę i podatność na synerezę jogurtu i biojogurtu z mleka koziego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 6(61): Dzwolak W., Ziajka S., Chmura S., Baranowska M Produkcja mlecznych napojów fermentowanych. Hoża, Warszawa 8. FAO Report of a Joint FAO/WHO Working Group on Drafting Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. London Ontario, Canada, April 30 and May Gwiazdowska D., Trojanowska K Bakteriocyny właściwości i aktywność przeciwdrobnoustrojowa. Biotechnologia, 1(68): Hözer B., Kirmaci H. A Functional milks and dairy beverages. International Journal of Dairy Technology, 1(63): Jakubczyk E., Kosikowska M Nowa generacja mlecznych produktów fermentowanych z udziałem probiotyków i prebiotyków, produkty synbiotyczne. Przegląd Mleczarski, 12: Kot M Probiotyk czy prebiotyk? Żywność funkcjonalna cz. 1. Cukiernictwo, 3: Kubiszewska I., Januszewska M., Rybka J., Gackowska L Bakterie kwasu mlekowego i zdrowie: czy probiotyki są bezpieczne dla człowieka? Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 68:

23 14. Kuśmierska A., Fol M Właściwości immunomodulacyjne i terapeutyczne drobnoustrojów probiotycznych. Problemy Higieny i Epidemiologii, 95(3): Libudzisz Z., Probiotyki w żywieniu człowieka. Przemysł Spożywczy, 6: 15, Libudzisz Z., Walczak P., Bardowski J Bakterie fermentacji mlekowej. Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź. 17. Liong M. T Probiotics: a critical review of their potential role as antihypertensives, immune modulators, hypocholesterolemics, and perimenopausal treatments. Nutrition Reviews, 65(7): Martin-Diana A. B., Janer C., Pelaez C., Requena T Development of a fermented goat s milk containing probiotic bacteria. International Dairy Journal, 13: Minervini F., Bilancia M. T., Siragusa S., Gobbetti M., Caponio F Fermented goats milk produced with selected multiple starters as a potentially functional food. Food Microbiology, 26: Mituniewicz-Małek A., Dmytrów I., Szuter J Mleko kozie przydatność technologiczna. Przegląd Mleczarski, 6: Moayednia N., Rehsani M., Emamdojomeh Z., Fmazaheri A Effect of refrigerated storage on the viability of probiotic bacteria in fermented probiotic milk drinks. Society of Dairy Technology, 62: Mohania D., Kansal V. K., Nagpal R., Yamashiro Y., Marotta F Supression of diet-induced hypercholesterolemia by probiotic dahi containing Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus plantarum. International Journal of Probiotics and Prebiotics. 8(2/3): Moneta J Fermentowane produkty mleczne suplementowane bakteriami probiotycznymi. Przegląd Mleczarski, 1: Nadolna I., Kunachowicz K Napoje mleczne fermentowane i ich znaczenie prozdrowotne. Przegląd Mleczarski, 7: Nowak D Probiotyki w żywności aspekt zdrowotny. Przegląd Mleczarski, 10: Ołdak A., Zielińska D Bakteriocyny bakterii fermentacji mlekowej jako alternatywa antybiotyków. Postepy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 71: Park Y. V., Juarez M., Ramos M., Haenlein G. F. W Physico-chemical characteristics of goat and sheep milk. Small Ruminant Research, 68:

24 28. Reps A., Kornacki K Biopreparaty i dodatki w mleczarstwie. W: Mleczarstwo. (red.) S. Ziajka. UWM w Olsztynie: Ribeiro A. C., Ribeiro S. D. A Specialty products made from goat milk. Small Ruminant Research, 89: Schmidt M., Olejnik-Schmidt A Prozdrowotne właściwości mikroorganizmów probiotycznych. Przemysł Spożywczy. 65, Shah N.P Functional cultures and health benefits. International Dairy Journal, 17: Slačanac V., Boznić R., Hardi J., Judit Rezessyne Szabo J., Lučan M., Krstanovic V Nutritional and therapeutic value of fermented caprine milk. International Journal of Dairy Technology, 2(63): Tunick M. H., Van Hekken D. L Dairy Products and health: Recent Insights. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63: Vasiljevic T., Shah N. P Probiotics From Metchnikoff to bioactives. International Dairy Journal, 18: Wszołek M Zagospodarowanie mleka koziego. Wiadomości Zootechniczne, 4: Zacharof M. P., Lovitt R. W Bacteriocins produced by lactic acid bacteria. A review article. APCBEE Procedia, 2: Ziarno M., Truszkowska K Właściwości mleka koziego i jego przetworów. Przegląd Mleczarski, 3: Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Zasadnicza część mojego dorobku naukowego dotyczy oceny wpływu czynników technologicznych na jakość oraz stabilność przechowalniczą przetworów mleczarskich. Znajduje to odzwierciedlenie nie tylko w publikacjach opublikowanych przed uzyskaniem stopnia doktora i w rozprawie doktorskiej, ale także w publikacjach naukowych, które powstały po jego uzyskaniu. Pragnę jednak podkreślić, że znaczna część prowadzonych przeze mnie badań dotyczy mlecznych napojów fermentowanych ze szczególnym uwzględnieniem kefiru, a kolejno potencjalnie probiotycznego mleka fermentowanego. W obu wskazanych przypadkach do technologii produkcji preferowałam wykorzystanie mleka koziego. 23

25 5.1. Przed uzyskaniem stopnia doktora nauk rolniczych Początek mojej przygody z nauką rozpoczął się z chwilą wygrania konkursu na stanowisko Asystenta i tym samym uzyskaniem zatrudnienia w nowo powstałym Zakładzie Technologii Mleczarskiej, Wydziału Rybactwa Morskiego i Technologii Żywności Akademii Rolniczej w Szczecinie. Nie da się ukryć, że zostałam rzucona na głęboką wodę, kierując się faktem, iż pracę magisterską realizowałam w Katedrze Technologii Zabezpieczeń Surowców Rybnych i moje zainteresowania nie koniecznie skupiały się na mleku i jego przetworach. Niemniej jednak, po okresie adaptacyjnym podjęłam pierwsze wyzwanie naukowe i rozpoczęłam badania w kierunku uatrakcyjnienia cech jakościowych kefiru, otrzymanego z mleka koziego. Kefir to jeden z najstarszych mlecznych napojów fermentowanych, którego sposób otrzymania i mikroflora kształtowała się przez wiele stuleci. Z licznych badań wynika, że z grupy mleka fermentowanego to właśnie on odgrywa bardzo ważną rolę zarówno z fizjologicznego jak i zdrowotnego punktu widzenia. Wykazano bowiem, że z bakterii wchodzących w skład mikroflory mlecznych napojów fermentowanych najlepsze właściwości, pod tym względem, posiadają Lb. acidophilus i bakterie z rodzaju Bifidobacterium oraz drobnoustroje stanowiące składniki grzybków kefirowych i mikroflory kefiru. Odkryto również, że nie bez znaczenia żywieniowego i terapeutycznego są wytwarzane przez ziarna kefirowe oligo- i polisacharydy, z których te drugie odznaczają się właściwościami przeciwnowotworowymi. Na właściwości zdrowotne kefiru, poza obecną w nim grupą mikroorganizmów, znaczący wpływ mają ilości wytworzonych w procesie fermentacji metabolitów, które nie zawsze są obecne w innych produktach mleczarskich. Głównymi metabolitami fermentacji laktozy jest kwas mlekowy i alkohol etylowy. Według literatury kwas mlekowy wprowadzony z kefirem do przewodu pokarmowego już w ilości 1% pobudza wydzielanie soków trawiennych w żołądku oraz wpływa na zwiększenie działalności jelit. Oprócz tego hamuje lub niszczy szkodliwe, a nawet chorobotwórcze bakterie (gronkowce i salmonelle), co ogranicza procesy gnilne poprawiając tym samym apetyt. Alkohol zaś w organizmie ludzkim przyśpiesza nieco tempo obiegu krwi, a tym samym wpływa na szybsze zaopatrzenie organizmu w składniki odżywcze. Literatura sugeruje również, że drożdże wytwarzające etanol dzięki zdolności do syntezy witamin z grupy B (B1, B2, B6, B12) odpowiadają za stosunkowo wysoką ich zawartość w kefirze. Kefir jest również bogatszym niż inne wyroby mleczarskie źródłem kwasu foliowego i dwutlenku węgla. Tworzący się w wyniku fermentacji alkoholowej CO2 rozbija delikatny 24

26 skrzep mleka w momencie jego powstawania, co daje w efekcie bardzo drobne cząstki strąconego białka, które o wiele łatwiej są przyswajane przez organizm ludzki. Porównując strawność mleka i kefiru, wykazano, że 250g mleka zalega w żołądku przez 7-7,5 godziny, gdzie taka sama ilość kefiru pozostaje w żołądku tylko 3,5 4,5 godziny. Dodatkowo stwierdzono, że kefir należy do nielicznej grupy fermentowanych produktów spożywczych posiadających właściwości probiotyczne. Rezultatem pierwszych prowadzonych przeze mnie badań dotyczących mleka fermentowanego były publikacje (P. 8, P. 9) w zakresie, których zweryfikowałam w jakim stopniu określone skrobie modyfikowane warunkowały cechy jakościowe i trwałość wyprodukowanego kefiru z mleka koziego. Ponadto w miarę rozwoju badań i gromadzenia wyników, poza publikacjami, uzyskane efekty prezentowałam na sesjach i konferencjach naukowych (P. 26, P. 27, D. 1). W kolejnym okresie, w trakcie realizowania się jako Asystent, kontynuowałam badania odnośnie kefiru z mleka koziego wykorzystując do jego produkcji szereg jeszcze innych skrobi o różnym stopniu modyfikacji oraz transglutaminazę pochodzenia mikrobiologicznego (mtgaza). Ponadto, z biegiem czasu, kierując się dostępną literaturą w doświadczeniach uwzględniłam badania z zakresu wpływu kultur kefirowych na jakość gotowego produktu. Efektem podejmowanych przeze mnie badań była, wykonana pod kierunkiem dr hab. inż. Małgorzaty Jasińskiej, prof. nadzw. ZUT, praca doktorska pt. Wpływ wybranych czynników technologicznych na cechy sensoryczne i fizykochemiczne kefiru z mleka koziego w czasie przechowywania. Celem pracy było określenie wpływu kultur kefirowych oraz dodatków skrobiowych i enzymu transglutaminazy na cechy sensoryczne oraz wybrane wskaźniki chemiczne kefiru wyprodukowanego z mleka koziego w czasie przechowywania. Jak podaje piśmiennictwo dzięki zdolności transglutaminazy do tworzenia wiązań sieciujących możliwe jest polepszenie aromatu, wyglądu i tekstury artykułów spożywczych w tym produktów fermentowanych, serów czy też niskokalorycznych lodów. W ramach badań przebadano 10 szczepionek kefirowych pochodzących od czterech różnych producentów (W, X, Y, Z), 7 dodatków strukturotwórczych dostępnych na rynku krajowym (różne dawki) oraz enzym transglutaminazę pochodzenia mikrobiologicznego (mtgaza), którą zastosowano w trzech wariantach. Próby doświadczalnebędące przedmiotem badań poddano analizie sensorycznej i chemicznej w zakresie, której oznaczono kwasowość miareczkową, zawartość azotu aminowego, aldehydu octowego oraz zawartość alkoholu etylowego. Dodatkowo w przypadku doświadczeń realizowanych w zakresie rozprawy doktorskiej, w których do wyrobu kefiru użyto mtgazę wykonano elektroforezę na żelu poliakrylowym (SDS-PAGE), która miała dać 25

27 odpowiedź w jaki stopniu zastosowany enzym warunkuje zmiany frakcji kazeiny (-α i -β). Ogólnie mówiąc stwierdzono, że wykorzystane w pracy szczepionki kefirowe oraz dodatki strukturotwórcze (skrobie o różnym stopniu modyfikacji i enzym transglutaminaza) wpływały na cech sensoryczne i wybrane wskaźniki chemiczne kefiru z mleka koziego. Spośród przebadanych dodatków najbardziej przydatna, do produkcji kefiru z mleka koziego, okazała się modyfikowana skrobia ziemniaczana Microlys 52 (0,35%) i enzym mtgaza poddana inkubacji i inaktywacji, a spośród liofilizowanych szczepionek kefirowych szczepionka C producenta X. Natomiast uzyskane wyniki przeprowadzonej analizy elektroforetycznej na żelu poliakrylamidowym (SDS-PAGE) pozwoliły stwierdzić pewne różnice ilościowe we frakcji kazeiny -β w zależności od prowadzonej obróbki wstępnej użytego enzymu mtgazy. I tak największe stężenie frakcji kazeiny -β zaobserwowano w kefirze z dodatkiem transglutaminazy, którą poddano inkubacji i inaktywacji zarówno po 1, 7 jaki i 14 dobach przechowywania. Moje zainteresowania produkcją i oceną napojów fermentowanych z mleka koziego dały wyraz w postaci wniosków o finansowanie projektu badawczego własnego do MNiSW pt. Wpływ czynników technologicznych na cechy organoleptyczne i fizykochemicznych napojów fermentowanych z mleka koziego oraz Wpływ transglutaminazy i wybranych skrobi modyfikowanych na cechy organoleptyczne i fizykochemiczne kefiru z mleka koziego, które jednakże nie uzyskały rekomendacji Komisji Badań na Rzecz Rozwoju Nauki Po uzyskaniu stopnia doktora nauk rolniczych Po uzyskaniu stopnia doktora w dalszym ciągu realizowałam badania w kierunku poszukiwania odpowiedzi jakimi sposobami uatrakcyjnić mleczne produkty fermentowane z mleka koziego, aby przekonać do nich potencjalnych konsumentów. Powstały nowe doniesienia (D. 2, D. 3) oraz publikacje (P. 10, P. 11, P. 12, P. 21). I tak np. w pracy Wpływ preparatu TEXTRION YO 01 na jakość jogurtu o zmodyfikowanej mikroflorze z mleka koziego w czasie chłodniczego przechowywania celem podjętych badań była ocena możliwości zastąpienia koziego mleka w proszku preparatem pochodzenia mlecznego Textrion YO 01 w jogurcie o zmodyfikowanej mikroflorze. Powyższy preparat zastosowano w ilości 1, 2 i 3%. Wyroby kontrolne stanowiły jogurty z dodatkiem koziego mleka w proszku lub bez jego dodatku przy czym do ukwaszenia wykorzystano szczepionkę ABT (Lactobacilus acidophilus, Bifidobacterium sp. i Streptococcus salivarius ssp. thermophilus) Kanadyjskiego Instytutu Rossel Inc. Próbki doświadczalne poddano ocenie organoleptycznej oraz oznaczono kwasowość miareczkową, ph i zawartość aldehydu octowego 26

28 metodą dyfuzyjną z chlorowodorkiem hydrazonu (3-methyl-2-benzothiazolinonhydrazon) w naczynkach Conway a. Przeanalizowano także ich lepkość i twardość. Lepkość jogurtów zmierzono wiskozymetrem obrotowym Rheotest 2-50 HZ Typ RV2 z kontrolowaną szybkością ścinania w współosiowym systemie cylindrycznym S/S2, natomiast twardość za pomocą testu podwójnej penetracji TPA (teksturometr TA.XT plus firmy Stable Micro System). Stwierdzono, że zastosowany preparat Textrion YO 01 w największym stopniu korzystnie oddziaływał na smak i zapach wyprodukowanego mleka fermentowanego. Kwasowość oraz cechy reologiczne przechowywanego w warunkach chłodniczych jogurtu uzależnione były od ilości użytego dodatku. Textrion YO 01, bez względu na wielkość zastosowanej dawki, nie wpływał na zawartość aldehydu octowego w jogurtach z mleka koziego i zdecydowanie w mniejszym stopniu poprawiał cechy jakościowe jogurtu doświadczalnego w porównaniu do mleka koziego w proszku. W kolejnej pracy zatytułowanej Traditional yoghurt culture vs. selected quality properties of fermented beverages produced from goat s milk (P. 21) z racji tego, że kultury starterowe stosowane w produkcji przetworów z mleka krowiego nie zawsze są odpowiednie do zastosowania w wytwarzaniu produktów fermentowanych z mleka koziego badania dotyczyły doboru kultur starterowych użytecznych w przetwórstwie mleka koziego. Ocenie poddałam dwa warianty mleka fermentowanego wyprodukowanego przy użyciu tradycyjnych kultur jogurtowych, ale pochodzących od dwóch różnych producentów. Otrzymane z mleka koziego jogurty nie różniły się pod względem cech organoleptycznych natomiast zaobserwowano istotne różnice w ich kwasowości i lepkości. Między cytowanymi badaniami założyłam doświadczenie, w którym do produkcji kefiru zastosowałam środek spożywczy ActiveFlora (AF) firmy Bionat. Priorytetowym celem realizowanych przeze mnie badań było określenie czy dostępny w sprzedaży probiotyczny preparat AF może zastąpić tradycyjne liofilizowane kultury kefirowe. Próbę kontrolną stanowił kefir otrzymany przy użyciu liofilizowanej kultury kefirowej DA, która we wcześniejszych badaniach własnych została wytypowana jako najlepsza z grupy analizowanych kultur kefirowych firmy Danisco Poland (DA, DC, DG, DT i DL). W skład szczepionki DA wchodziła mikroflora ziarna kefirowego, a także Lactobacillus ssp., Leuconostoc ssp., Lactococcus lactis ssp. lactis oraz drożdże kefirowe. Natomiast środek spożywczy AF poza probiotykiem Lactobacillus acidophilus-ncfm zawierał naturalną mikroflorę ziarna kefiru kaukaskiego jak również drobnoustroje z gatunku Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris oraz Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis. W ramach badań kefiry doświadczalne poddano analizie fizykochemicznej oraz 27

29 przeprowadzono zespołową ocenę organoleptyczną. Próby do analiz pobierano po 1, 3, 7 i 14 dobach chłodniczego przechowywania (5 o C±1 o ). Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w czasie przechowywania kefir wyprodukowany przy użyciu probiotycznego preparatu ActiveFlora podobnie jak kefir kontrolny (DA) charakteryzował się bardzo dobrymi i dobrymi cechami organoleptycznymi choć przez pierwsze 3 doby chłodniczego przechowywania nieznacznie lepszym smakiem i zapachem odznaczał się kefir z kulturą DA, a po tym okresie kefir ze środkiem spożywczym AF. Kwasowość (miareczkowa i czynna) objętych badaniami kefirów była zbliżona, w całym okresie przechowywania, podobnie jak ich cechy reologiczne (lepkość i twardość). Natomiast znaczne różnice, między badanymi partiami kefirów, odnotowano w zawartości związków smakowo-zapachowych i w ciągu dwóch tygodni chłodniczego przechowywania, na ogół większą zawartość aldehydu octowego i alkoholu etylowego stwierdzono w kefirze z kulturą DA (D. 5, P. 13). Mleko kozie obok dużej zmienności składu chemicznego w poszczególnych okresach laktacji charakteryzuje się dużą sezonowością, która warunkuje że w poszczególnych miesiącach roku na rynku mleko kozie jest nieosiągalne. Odpowiedzią producentów na okresy deficytów jest produkcja mleka koziego w proszku, a także mleka UHT. Mleko kozie charakteryzuje się znaczną wrażliwością na ogrzewanie. Niektórzy badacze twierdzą nawet, że nie powinno być ono poddawane obróbce UHT. Tego typu informacje zawarte w artykułach naukowych skłoniły mnie do przeanalizowania stabilności przechowalniczej oraz cech jakościowych mleka koziego UHT. W badanych próbkach oceniałam zawartość tłuszczu, kwasowość miareczkową, ph, zawartość HMF oraz lepkość. Otrzymane wyniki potwierdziły, że mleko kozie UHT charakteryzuje się stabilnymi cechami organoleptycznymi podczas sześciomiesięcznego przechowywania w temperaturze pokojowej. Stwierdzono istotny statystycznie przyrost kwasowości, zawartości HMF oraz lepkości próbek badawczych. Uzyskane w tym zakresie wyniki opublikowałam w postaci artykułu naukowego pt. Assessment of selected physicochemical parameters of UHT sterilized goat s milk (P. 18). Przyszedł okres na nowe przemyślenia i wyzwania. Obserwując w ostatnich latach dynamiczny rozwój produkcji napojów nowej generacji z dodatkiem bakterii probiotycznych, tj. Bifidobacterium sp. i Lactobacillus acidophilus nasunął się pomysł wprowadzenia w/w mikroflory do produktów uzyskanych na bazie mleka koziego, którego wykorzystanie ogranicza się głównie do produkcji tradycyjnego mleka fermentowanego (jogurtu, kefiru) i serków kwasowo-podpuszczkowych oraz serów podpuszczkowych dojrzewających. Brakuje natomiast rozwiązań wskazujących na jego nieco inne wykorzystanie chociażby w produkcji mlecznych deserów mrożonych czy też w produkcji produktów probiotycznych 28

30 (mleczne napoje fermentowane i niefermentowane). Proponowane rozwiązania mogłyby uatrakcyjnić asortyment artykułów wytworzonych na bazie tego surowca, a w przypadku wprowadzenia do produktów fermentowanych specyficznej mikroflory o udokumentowanych właściwościach prozdrowotnych zdecydowanie podnieść znane i niekwestionowane lecznicze właściwości mleka koziego. Mając na uwadze powyższe przemyślenia w pierwszej kolejności podjęłam próbę zweryfikowania, w jakim stopniu dobór szczepionki probiotycznej warunkuje cechy sensoryczne oraz teksturę jogurtu. Zebrane w tym zakresie wyniki opublikowałam pt. Tekstura mleka fermentowanego w zależności od doboru szczepionki probiotycznej w czasie chłodniczego przechowywania (P. 22). Materiał badawczy, analizowany w tych badaniach, stanowiły cztery różne rodzaje mleka fermentowanego wyprodukowanego z udziałem szczepów probiotycznych tj.: Lb. acidophilus AD 200, Lb. plantarum AD 500, Lb. paracasei AD 400 oraz B. lactis AD 600 oraz piąty, do wyrobu którego wykorzystano szczepionkę zawierającą wszystkie z wymienionych szczepów w stosunku 1:1:1:1. Próbki doświadczalne poddano profilowanej analizie tekstury oraz ocenie sensorycznej. W ramach analizy reologicznej oznaczono twardość, spoistość, gumiastość i odbojność. Przeprowadzone badania wykazały zróżnicowany wpływ użytych kultur probiotycznych na cechy reologiczne i sensoryczne doświadczalnego mleka fermentowanego w czasie przechowywania. W zakresie podjętych badań określone wyniki zaprezentowałam również na konferencjach naukowych (D. 4, D. 7). Charakteryzując dorobek naukowy chciałabym podkreślić, że poza tematyką badawczą obejmującą grupę mlecznych napojów fermentowanych uzyskanych z wykorzystaniem mleka koziego realizowałam się naukowo w zagadnieniach związanych z wpływem czynników technologicznych na cechy sensoryczne oraz wybrane wskaźniki fizykochemiczne serów twarogowych w czasie chłodniczego przechowywania. Podstawą przemysłowej produkcji kwasowych serów twarogowych jest proces kwasowej koagulacji kazeiny zachodzący w wyniku ukierunkowanej fermentacji pod wpływem LAB dodawanych do mleka w postaci kultur starterowych lub zakwasu. Proces fermentacji jest najistotniejszym etapem produkcji serów twarogowych, gdyż uzyskanie prawidłowego skrzepu decyduje o przebiegu dalszych zabiegów technologicznych, a także wpływa na jakość i stabilność przechowalniczą uzyskanego produktu. Trwałość serów twarogowych zależna jest od jakości mleka przerobowego i stosowanych dodatków, składu produktu gotowego, obecności mikroflory niepożądanej oraz rodzaju opakowania, które nie 29

31 zawsze wystarczająco zabezpiecza ser przed zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi, chemicznymi oraz uszkodzeniami mechanicznymi. Mając na uwadze wspomniane czynniki w kolejnych latach wraz z współpracownikami brałam czynny udział w badaniach dotyczących oceny przydatności różnych rodzajów mleka przerobowego oraz sposobu żywienia krów na cechy wyprodukowanych kwasowych serów twarogowych. Skupiłam się między innymi na przeanalizowaniu cech fizykochemicznych twarogu otrzymanego z mleka ESL, a rezultaty badań przedstawiłam w artykule z 2009r. pt. Evaluation of selected physico-chemical properties of tvarog produced from extended shelf life milk (P. 14). W prowadzonych badaniach oceniałam dwa rodzaje sera twarogowego tj. twaróg wyprodukowany z mleka pasteryzowanego w wysokiej temperaturze (85 o C/15s) - stanowiący próbkę kontrolną, oraz ser z mleka o przedłużonej trwałości poddanego mikrofiltracji (50 o C, 7,2 m s -1, 0,5 bar, średnica porów membrany 1,4μm) i pasteryzacji (72 o C/15s). Oba warianty próbek badawczych poddano ocenie organoleptycznej oraz analizie fizykochemicznej w ramach, której oznaczono ich ph, kwasowość miareczkową, zawartość wody (metodą techniczną), białka (metodą Kjeldahla) oraz tłuszczu (metodą Gerbera). Ponadto określono ich twardość za pomocą testu podwójnego ściskania (TPA) przy użyciu analizatora tekstury TA.TX Plus firmy Stable Micro System., a także zawartość wapnia metodą spektometrii absorpcji atomowej po uprzedniej mineralizacji próbek techniką mikrofalową w mineralizatorze Maxidigest MX 350 Prolabo. Ustalono, że twaróg z mleka ESL charakteryzował się znacznie lepszymi cechami organoleptycznymi jak również wyższą zawartością tłuszczu, wapnia, większą twardością oraz kwasowością miareczkową. Praktyczne znaczenie w przetwórstwie mleka ma zmienność składu chemicznego surowca na przestrzeni roku. Jest ona następstwem współdziałania różnych czynników: warunków klimatycznych, sezonowych zmian jakości pasz, sezonowości wycieleń, regionu a także kalendarza biologicznego. Wydajność procesu oraz jakość uzyskiwanych przetworów mlecznych, w tym twarogu, uzależniona jest od zmian zawartości poszczególnych składników w mleku, co ma bezpośredni związek z porą roku i warunkami klimatycznymi. Wielu autorów twierdzi, że o produkcyjności krów oraz jakości pozyskanego mleka decyduje głównie żywienie, które jednak w znacznej mierze związane jest z sezonem produkcji. Obecnie możliwe jest opracowanie paszy charakteryzującej się na przestrzeni całego roku odpowiednim składem zgodnym z potrzebami zwierząt. Od pewnego czasu także w Polsce w praktyce stosowany jest system żywienia krów TMR (z ang. Total Mixed Ration), którego zaletą jest ujednolicenie zadawanej paszy. Równomierna podaż składników pokarmowych 30

32 w dawce pokarmowej zapewnia równowagę przebiegu procesów trawiennych i stabilizuje ph treści żwacza. Umożliwia to uzyskanie wydajności mleka zgodnej z potencjałem genetycznym krowy. Odpowiednia podaż w dawce składników odżywczych, zgodna z potrzebami pokarmowymi krowy, pozwala również na efektywną konwersję komponentów paszy w składniki mleka. W związku z powyższym rozpoczęłam prace nad określeniem wpływu systemu żywienia (TMR vs. żywienie tradycyjne) na jakość mleka (D. 8, P. 23) i uzyskanego z niego jogurtu (P. 19) oraz twarogu (P. 20). Przeprowadzone badania dowiodły, że np. twarogi wyprodukowane z mleka krów żywionych systemem TMR charakteryzowały się zdecydowanie lepszym aromatem, większą zawartością wody oraz niższą zawartością tłuszczu w porównaniu do serów z mleka od krów żywionych w sposób tradycyjny. Nie stwierdzono bezpośredniej zależności między stosowanym żywieniem krów a kwasowością i synerezą serwatki z serów twarogowych kwasowych wyprodukowanych z ich mleka. Skład chemiczny oraz cechy fizykochemiczne twarogów w istotny sposób determinowane były przez sposób żywienia bydła mlecznego. Wbrew temu, że w Polsce w dalszym ciągu twarogi w przeważającej części produkowane są głównie z mleka krowiego to wzrastające pogłowie kóz, moda na ekologię, agroturystykę i żywność o cechach prozdrowotnych zwiększa zainteresowanie mlekiem kozim oraz jego przetworami. Sery znakomicie oddają smak mleka koziego i są równie cenne pod względem wartości odżywczej jak samo mleko. Serowarskie właściwości mleka koziego znacznie różnią się jednak od właściwości mleka krowiego, a wiedza na temat ich wpływu na procesy technologiczne nie zawsze jest wystarczająca, co sprawia, że przetwórstwo w indywidualnych gospodarstwach czy też profesjonalnych zakładach mleczarskich napotyka na wiele trudności. W dostępnej literaturze pojawiają się nieliczne informacje na temat produkcji twarogów z mleka koziego oraz ich stabilności przechowalniczej. W związku z tym kolejnym obszarem moich zainteresowań stała się produkcja serów twarogowych kwasowych z mleka koziego oraz ocena ich jakości. W pracy pt. Fizykochemiczne i sensoryczne cechy sera twarogowego kwasowego wyprodukowanego z mleka koziego oraz mieszaniny mleka koziego i krowiego (P. 2) wraz z zespołem przeanalizowałam 4 warianty, otrzymanego w warunkach laboratoryjnych, sera twarogowego kwasowego tj. twaróg z mleka krowiego, twaróg z mieszaniny mleka krowiego i koziego w stosunku 1:1, ser z mieszaniny mleka krowiego i koziego w proporcji 2:1 oraz twaróg wyłącznie z mleka koziego. Przeprowadzone analizy pozwoliły na stwierdzenie, że wszystkie próbki badawcze charakteryzowały się normatywnym składem chemicznym, a wraz ze wzrastającym udziałem mleka koziego 31

33 w mleku przerobowym zwiększała się jednocześnie zawartość wody w twarogu. Zaobserwowany spadek kwasowości miareczkowej serów twarogowych okazał się statystycznie istotny, natomiast czas przechowywania nie wpływał na ph analizowanych próbek. Największą twardością charakteryzował się ser twarogowy wyprodukowany wyłącznie z mleka krowiego, najmniejszą natomiast twaróg z mleka koziego. Prowadząc dotychczasowe badania naukowe zajmowałam się także oceną stabilności przechowalniczej oraz cech fizykochemicznych innych przetworów mleczarskich tj. mleka zagęszczonego niesłodzonego (P. 16) oraz maślanki (P. 24). W pracy pt. Wpływ zawartości tłuszczu na wybrane wskaźniki fizyko-chemiczne mleka zagęszczonego niesłodzonego podczas przechowywania (P. 16) oceniałam wybrane wyróżniki jakościowe mleka zagęszczonego niesłodzonego różniącego się zawartością tłuszczu. Tłuszcz będący nośnikiem smaku odgrywa znacząca rolę w akceptacji konsumenckiej. Z drugiej strony jego udział w produkcie jest jednym z czynników determinujących stabilność przechowalniczą. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na jakość mleka zagęszczonego jest sterylizacja. Nawet przy ścisłym przestrzeganiu parametrów technologicznych w gotowym produkcie mogą mieć jednak miejsce pewne niekorzystne zjawiska np. brązowienie jako następstwo nieenzymatycznych reakcji kondensacyjnych. W związku z tym w doświadczalnym mleku zagęszczonym oznaczono zawartość tłuszczu (met. Gerbera), białka (met. Kjeldahla), wody (met. techniczną), kwasowość miareczkową i czynną, zawartość hydroksymetylofurfuralu (5-HMF) metodą spektrofotometryczną oraz lepkość. Pomiaru lepkości dokonano za pomocą testu Steady State Flow, czyli płynięcia w stanie ustalonym. Do analizy użyto Reometru AR 2000 EX firmy TA Instruments. Stwierdzono, że oba analizowane warianty mleka zagęszczonego charakteryzowały się zgodnymi z Polską Normą (PN-V-74021:2002) wyróżnikami organoleptycznymi, a cechą różnicującą próbki badawcze była ich barwa. Podobnie skład chemiczny produktu był zgodny z deklaracją producentów oraz odpowiadał wymaganiom Polskiej Normy. Zaobserwowano istotny statystycznie przyrost zawartości hydroksymetylofurfuralu i lepkości w obu rodzajach mleka. Wskaźniki te nie zależały od zawartości tłuszczu w mleku zagęszczonym niesłodzonym. Moda na zdrowe żywienie sprawia, że dużą popularnością i uznaniem konsumentów cieszy się także maślanka. Mając na uwadze wzrastające jej spożycie podjęłam się oceny i określenia różnic w cechach jakościowych maślanek naturalnych dostępnych w handlu detalicznym. Analizie poddałam pięć rodzajów maślanek pochodzących od 4 różnych producentów. Próbki badawcze przechowywano w warunkach chłodniczych przez 21 dni. Pobierane do oznaczeń maślanki poddawano zespołowej ocenie sensorycznej oraz analizie 32

34 fizykochemicznej (kwasowość miareczkową, ph, zawartość aldehydu octowego) i reologicznej (twardość, lepkość). Stwierdzono, że oceniane maślanki różniły się cechami sensorycznymi oraz wskaźnikami fizykochemicznymi. Kwasowość uzależniona była od czasu przechowywania i w większości analizowanych maślanek podlegała znacznym wahaniom. Także zawartość aldehydu octowego oraz lepkość i twardość próbek badawczych zmieniała się w czasie przechowywania i zależała od rodzaju maślanki (P. 24). Kolejną grupą produktów mleczarskich, która znalazła się w kręgu moich zainteresowań są lody, a rezultaty prowadzonych badań przedstawiono m. in. w artykule zatytułowanym Ocena wybranych cech jakościowych lodów Delicja w czasie przechowywania (P. 17). Przedmiotem badań były lody Delicja o smaku waniliowym, truskawkowym oraz czekoladowym pozyskane bezpośrednio od producenta. Próbki lodów w czasie 26 tygodni zamrażalniczego przechowywania poddawano analizie organoleptycznej oraz fizykochemicznej, w ramach której oznaczano ph, zawartość tłuszczu (met. Gerbera), zawartość suchej masy (met. techniczną), stopień napowietrzenia oraz odporność lodów na topnienie. Oceniane lody różniły się cechami organoleptycznymi i wybranymi wskaźnikami fizykochemicznymi, które na ogół odpowiadały kryteriom Polskiej Normy (PN-A-86431:1999). Spośród przebadanych wskaźników (ph, zawartość tłuszczu, suchej masy, puszystość i topliwość) jedynie kwasowość czynna badanych lodów nie była uwarunkowana czasem przechowywania. Wyniki badań z zakresu lodów udostępniono również w publikacji P. 25 oraz w materiałach na XL Sesję Komitetu Nauk o Żywności PAN połączoną z obchodami Jubileuszu 50-lecia WNoŻ SGGW w Warszawie (D. 9). Realizowane badania w zakresie oceny i produkcji deserów mrożonych oraz oceny jakości mleka koziego były przyczynkiem do złożenia w 2009 i 2010r. wniosków o finansowanie projektu badawczego własnego do MNiSW pt. Desery mrożone z mleka koziego jako żywność funkcjonalna, które niestety decyzją Komisji Rady Nauki nie zostały zakwalifikowane do finansowania. Charakteryzując osiągnięcia naukowo-badawcze pragnę nadmienić, że prowadzona działalność naukowa po uzyskaniu stopnia doktora umożliwiła mi podjęcie współpracy z naukowcami reprezentującymi różne dziedziny nauki i tworzenie zespołów do realizacji określonych zamierzeń badawczych. Szczególnie cenię sobie współpracę z naukowcami z macierzystej Uczelni, tj. dr hab. Bogumiłą Pilarczyk z Katedry Biotechnologii Rozrodu Zwierząt i Higieny Środowiska, dr inż. Barbarą Szymczak z Katedry Mikrobiologii i Biotechnologii Stosowanej, dr hab. inż. Agatą Witczak, prof. nadzw. z Katedry Toksykologii ZUT w Szczecinie oraz prof. dr hab. inż. Jerzym Balejko kierownikiem Zakładu Inżynierii 33

35 Procesowej i Maszynoznawstwa. Wspólne badania naukowe realizowałam także z zespołem prof. dr hab. Henryka Kamienieckiego z Katedry Nauk o Zwierzętach Przeżuwających ZUT w Szczecinie, oraz dr Józefem Antonowiczem z Instytutu Biologii i Ochrony Środowiska Akademii Pomorskiej w Słupsku. Od 2011r. współpracuję również z dr hab. inż. Małgorzatą Ziarno z Katedry Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności SGGW w Warszawie, a od 2016r. z dr inż. Dorotą Zielińską z Zakładu Higieny i Zarządzania Jakością Żywności SGGW w Warszawie. Rezultatem współpracy z Katedrą Biotechnologii Rozrodu Zwierząt i Higieny Środowiska ZUT w Szczecinie jest cykl prac (P. 1, P. 2, P. 3, P. 26, D. 6) dotyczących analizy zawartości selenu w serum, mleku i produktach pochodzenia zwierzęcego. Znaczenie badań nad selenem związane jest z faktem, że znaczna cześć Europy jest uboga w ten pierwiastek, który występuje między innymi w glebie. Selen jest pierwiastkiem śladowym o silnych właściwościach antyoksydacyjnych. Spowolnia proces starzenia się tkanek i pomaga w utrzymaniu ich elastyczności. Neutralizuje i usuwa z organizmu różne substancje toksyczne. Dotyczy to zarówno metali ciężkich (np. rtęci, kadmu, ołowiu i arsenu), jak i związków uwalnianych podczas zakażeń, urazów i stresu. Unieczynnienia aflatoksyny, chroniąc organizm przed ich rakotwórczym działaniem. Odpowiednia podaż selenu w diecie korzystnie wpływa na przebieg wielu chorób m.in. reumatoidalnych stanów zapalnych stawów, łuszczycy, celiakii, zespołu złego wchłaniania, astmie, zapaleniu trzustki, wirusowego zapalenia wątroby, chorobie wieńcowej, zapaleniu jąder i jajników oraz w chorobach płucnych. Selen zmniejsza też ryzyko zawału serca i udaru mózgu. W toku dotychczas przeprowadzonych badań stwierdzono, że szczególną uwagę należy zwrócić na zawartość selenu w dawce pokarmowej laktujących krów, ponieważ blisko 65% testowanego bydła w woj. zachodniopomorskim wykazała marginalny poziom tego pierwiastka, a zawartość selenu w przetworach mlecznych istotnie zależy od jego koncentracji w serum. Największą zawartość selenu oznaczono w serze twarogowym kwasowym, natomiast przebadane produkty spożywcze (mleko, kefir, jogurt, mleczne napoje probiotyczne, ser twarogowy, ser podpuszczkowy, ryby, wołowina, wieprzowina, drób, dziczyzna) pokrywają średnio jedynie 22,8% dziennego zapotrzebowania na ten pierwiastek. W 2010r. rozpoczęłam współpracę z dr hab. inż. Agatą Witczak, prof. nadzw. z Katedry Toksykologii ZUT w Szczecinie w ramach, której pierwszym zrealizowanym tematem badawczym była ocena dziennego pobrania chloroorganicznych pestycydów z mleka w różnych regionach Polski. Pestycydy używane w rolnictwie mogą być toksyczne dla człowieka. Ich stosowanie w Polsce zostało zakazane, mimo to są na tyle trwałe 34

36 w środowisku, że nadal występują w żywności. Do najczęściej spotykanych należą DDT, HCH i HCB. Celem przeprowadzonych badań było porównanie zawartości chloroorganicznych pestycydów (α-, β-, γ-hch, DDT i ich metabolitów) w mleku krów na obszarze naszego kraju, oraz oszacowanie dziennego spożycia tych związków z mleka. Wykazano, że w zależności od regionu, mleko zawierało różną koncentrację chloropochodnych pestycydów, jednakże ich poziom nie przekracza dopuszczalnego stężenia, a spożycie mleka jest bezpieczne dla zdrowia ludzi. Poza cytowanymi badaniami, które zostały opublikowane w Journal of Environmental Science and Health, Part B (P. 5) w ramach realizowanej współpracy podjęto również badania z zakresu obecności pestycydów chloroorganicznych w mleku kozim pochodzącym z dwóch farm ekologicznych. Uzyskane wyniki badań, zostały zaprezentowane w postaci doniesienia (D. 14) i posteru na XI Konferencji Naukowej z cyklu Żywność XXI wieku, która odbyła się w Krakowie września 2014r. a kolejno szczegółowo opisane i przedyskutowane w pracy P. 7 Assessment of health risk from organochlorine xenobiotics in goat milk for consumer in Poland. Materiał do badań pobierano w latach w różnych porach roku. Oznaczono 18 pestycydów chloroorganicznych metodą GCMS (HP 6890/5973) i wywnioskowano, że pozostałości pestycydów występowały w ilościach znacznie niższych niż dopuszczalne (NDP/ Dz.U. Nr119, poz. 817 z 2007r.). Dodatkowo w badanym mleku kozim nie wykryto obecności heptachloru, aldehydu i ketonu endryny. Warto nadmienić, że współpraca z Panią dr hab. inż. Agatą Witczak, prof. nadzw. jest w dalszym ciągu kontynuowana i w jej ramach w 2016 roku na VII International Scientific Agriculture Symposium AGROSYM Jahorina (Bosnia and Herzegovina) w postaci doniesień tj. D. 20 i D. 21 zostały przedstawione kolejne efekty wspólnych badań, przy czym druga wymieniona pozycja, zaprezentowana dodatkowo w formie posteru, zyskała wyróżnienie. Również owocny w badania z Panią dr hab. inż. Agatą Witczak, prof. nadzw. był rok 2017, w którym udało się opracować następne wyniki i zaprezentować na międzynarodowych sesjach naukowych (D. 23, D. 26). Tym razem jednak badania były poświęcone ocenie pozostałości dl PCB w świeżym mleku, pochodzącym z mlekomatów usytuowanych na terenie Szczecina. Badania prowadzono w cyklu 3-letnim, a zawartość analizowanych kongenerów PCB oznaczono metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas GC-MS (HP 6890/5973). Szacując ryzyko zdrowotne związane z konsumpcją mleka, na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zawartości analizowanych PCB kształtowały się poniżej dopuszczalnej granicy 3 pg-teq/ g lipidów, co sugeruje, że przy obecnej konsumpcji, mleko to jest bezpieczne pod względem zdrowotnym. 35

37 Kierując się cyklem realizowanych badań z zakresu wykorzystania monokultur bakterii probiotycznych w produkcji mleka fermentowanego i nie tylko, które bezwzględnie winny uwzględniać analizę mikrobiologiczną, aby dać odpowiedź jaka jest liczebność żywych komórek bakterii probiotycznych w gotowym produkcie przechowywanym w warunkach chłodniczych i co najważniejsze, aby móc sprecyzować czy uzyskany produkt będziemy mogli określić jako potencjalnie probiotyczny, osobiście bardzo cenię sobie współpracę z dr hab. inż. Małgorzatą Ziarno z Katedry Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności SGGW w Warszawie. W okresie czterech pierwszych lat współpracy realizowane wspólne badania dały wyraz w dwóch publikacjach naukowych, które wchodzą w skład osiągnięcia naukowego stanowiącego podstawę do ubiegania się o stopień doktora habilitowanego tj. Komercyjne kultury starterowe Lactobacillus sp. (Lb. paracasei, Lb. casei i Lb. acidophilus) w napojach fermentowanych z mleka koziego (H. 1) i Incorportation of inulin and transglutaminase in fermented goat milk containing probiotic bacteria (H. 2). W kolejnych latach kontynuacją zamierzeń naukowych z Katedrą Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności SGGW w Warszawie było i jest zakładanie nowych doświadczeń, analizowanie zgromadzonych wyników i prezentowanie ich w postaci posterów oraz doniesień (D. 10, D. 11, D. 12, D.13, D. 15, D. 16, D. 17, D. 18, D. 19, D. 20, D. 22, D. 24) na prestiżowych konferencjach naukowych. Mając na uwadze osiągnięcie naukowe stanowiące podstawę do ubiegania się o stopień doktora habilitowanego, a ściślej mówiąc rozważając jeszcze podjętą tematykę badań w/w osiągnięcia, w 2016 roku narodził się pomysł zaproszenia do współpracy Zakład Higieny i Zarządzania Jakością Żywności z SGGW w Warszawie. Po uzyskaniu pozytywnej odpowiedzi Kierownika Katedry Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności Pani Prof. dr hab. Danuty Kołożyn-Krajewskiej wraz z Panią dr inż. Dorotą Zielińską (adiunkt ZHiZJŻ) założyłam doświadczenie, którego głównym celem było zweryfikowanie w jakim stopniu wykorzystane do produkcji potencjalnie probiotycznych napojów z mleka koziego monokultury warunkują cechy jakościowe gotowego produktu i która szczepionka zapewni najbardziej atrakcyjne cechy sensoryczne w czasie ich chłodniczego przechowywania (5±1 o C). W ramach doświadczenia ponownie przebadano monokultury probiotyczne Lb. acidophilus La-5 i Bif. animalis subsp. lactis BB-12 nabyte w firmie Chr. Hansen (Polska) oraz dwie nowe tj. Lb. rhamnosus K3 i Lb. plantarum O20 pochodzące z wewnętrznej kolekcji Katedry Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności, SGGW w Warszawie. Cztery napoje otrzymane z udziałem monokultur poddano analizie mikrobiologicznej, fizykochemicznej i sensorycznej podczas 14 dni chłodniczego przechowywania (5 o C±0,5). Analiza mikrobiologiczna obejmowała oznaczenie liczby komórek użytej mikroflory metodą płytkową 36

38 wgłębną. Przygotowanie próbek do analiz mikrobiologicznych, wykonanie rozcieńczeń i posiewów przeprowadzono zgodnie z zaleceniami ISO :2010. Do oznaczenia liczby komórek bakterii z rodzajów Lactobacillus i Bifidobacterium użyto odpowiednio pożywki MRS-CC agar (MRS-clindamycin-ciprofloxacin agar) oraz pożywki BSM agar z dodatkiem czynnika selektywnego (BSM supplement, Fluka). Posiewy bakterii inkubowano w 37 o C przez 72 h w warunkach beztlenowych, po zakończeniu inkubacji posiewów wynik przeliczano na liczbę jednostek tworzących kolonię w 1 ml produktu (CFU/mL) oraz logarytm tej liczby (log CFU/mL). Analiza fizykochemiczna obejmowała oznaczenie kwasowości miareczkowej ( o SH) i czynnej (ph) oraz określenie poziomu zawartości aldehydu octowego. Analizę sensoryczną potencjalnie probiotycznych napojów przeprowadzono z udziałem 10-osobowego zespołu pracowników Katedry Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności SGGW w Warszawie. Członkowie zespołu oceniającego zostali przeszkoleni w zakresie metodyki wykonywanych analiz oraz przebadani pod względem wrażliwości sensorycznej. Analizę sensoryczną napojów doświadczalnych przeprowadzono za pomocą metody Ilościowej Analizy Opisowej (QDA, Qualitative Data Analysis) zgodnie z wymaganiami normy ISO :2008. Badane wyróżniki sensoryczne wybrano w dyskusji panelowej. W karcie oceny produktów uwzględniono takie wyróżniki jak: zapach (mleczno-fermentacyjny, sterylizacyjny, słodki, drażniący, inny), ton barwy, gęstość, gładkość i lepkość, a także smak (mleczno-fermentacyjny, kwaśny, słodki, kozi, słony, gorzki, drażniący, inny) oraz jakość ogólną. Zadaniem oceniających było określenie intensywności każdego z wymienionych wyróżników jakości i naniesienie swojej oceny na odpowiednią skalę (niestrukturowana skala graficzna, 0-10 j.u., jednostek umownych). Za pośrednictwem metody QDA podjęto próbę wytypowania monokultury, która zapewni najbardziej atrakcyjne cechy sensoryczne gotowego produktu w okresie jego chłodniczego przechowywania. W celu dokonania wyboru najbardziej odpowiedniego szczepu do fermentacji mleka zastosowano metodę kolejności (szeregowania). Podobnie jak w pierwszym przypadku w badaniu wzięło udział każdorazowo 10 osób. Zadaniem oceniających było uszeregowanie kilku podanych losowo próbek od najlepszej do najgorszej pod względem pożądalności smakowitości. Próbce najlepszej przyznano rangę 1, a kolejnym odpowiednio 2, 3, czy też 4. W obu badaniach wszystkie próbki napojów zostały zakodowane 3-cyfrowym kodem, tak by spełnić kryteria anonimowości próbek i nie sugerować odpowiedzi oceniającym. Na podstawie uzyskanych wyników badań w pierwszej kolejności stwierdzono, że wykorzystane monokultury warunkują cechy jakościowe gotowego produktu a dodatkowo, że przy udziale monokultur Lb. rhamnosus K3 i Lb. plantarum O20 również istnieje możliwość 37

39 otrzymania potencjalnie probiotycznego fermentowanego napoju z mleka koziego, tak jak to ma miejsce w przypadku użycia monokultur Lb. acidophilus La-5 i Bif. animalis subsp. lactis BB-12. Efekty tego etapu badań zostały zaprezentowane w kwietniu 2017 roku na VIII Sympozjum Naukowym realizowanym z cyklu Probiotyki w żywności pt. Ocena możliwości wykorzystania monokultur Lactobacillus rhamnosus K3 i Lactobacillus plantarum O20 do produkcji potencjalnie probiotycznych napojów fermentowanych z mleka koziego (D. 22). Na zakończenie pragnę nadmienić, że poza pracami, które powstały w ramach współpracy z nadmienionymi jednostkami naukowo-badawczymi również wraz z współpracownikami jednostki, w której jestem zatrudniona tj. w Zakładzie Technologii Mleczarskiej i Przechowalnictwa Żywności, w dalszym ciągu, realizuję badania z zakresu optymalizacji produkcji różnych produktów mleczarskich, w efekcie czego powstały kolejne doniesienia ( D. 18, D. 19, D. 20, D. 24, D. 25), artykuły popularno-naukowe (A. 1, A. 2, A. 3, A. 4, A. 5, A. 6, A. 7, A. 8, A. 9, A. 10, A. 11), monografia (M. 1) oraz publikacja (P. 27), która została zakwalifikowana do druku w czasopiśmie Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich i ukaże się w numerze IV (Zaświadczenie P. 27) Literatura 1. Avonts L., Van Uytven E., De Vuyst L Cell growth and bacteriocin production of Lactobacillus strains in differentmedia. International Dairy Journal, 14(11): Borzych-Mończak D Probiotyki dobre dla organizmu ludzkiego. Cukiernictwo, 11: Bouhnik Y., Fleurie B., Andrieux C., Bisetti N., Briet F., Rambaud J.-C Effects of Bifidobacterium sp fermented milk ingested with or without inulin on colonic bifidobacteria and enzymatic activities in healthy humans. European Journal of Clinical Nutrition, 50(4): Cebeci A., Gürakan C Properties of potential probiotic Lactobacillus plantarum strains. Food Microbiology, 20(5): Coda R., Lanera A., Trani A. Gobbetti M., Di Cagno R Jogurt-like beverages made of a mixture of cereals, soy and grape must: Microbiology, texture, nutritional and sensory properties. International Journal of Food Microbiology, 15: Domagała J Możliwość zastosowania mikrobiologicznej transglutaminazy w mleczarstwie. Przemysł Spożywczy, 1: 36-38, Donkor O.N., Henriksson A., Vasiljevic T., Shah N.P Effect of acidification 38

40 on the activity of probiotics in yoghurt during cold storage. International Dairy Journal, 16(10): Donkor O. N., Nilmini S. L. I., Stpolic, P., Vasijevic T., Shah. N. P Survival and activity of selected probiotic organisms in set-type yoghurt during cold storage. International Dairy Journal, 17: Eke M. O., Innocentia O. N., Iya S. H Nutritional evaluation of yoghurt-like products from baobab (Adansonia digitata) fruit pulp emulsion and the micronutrient content of baobab leaves. Advance Journal of Food Science and Technology, 5(10): Farnsworth J. P., Li J., Hendricks G. M., Guo M. R Efects of transglutaminase treatment on functional properties and probiotic culture survi of goat milk yogurt. Small Ruminant Research, 65: Granato D., Branco G. F., Gomes Cruz A., de Assis Fonseca Faria J., Shah N. P Probiotic Dairy Products as Functional Foods. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9: Helland M. H., Wicklund T., Narvhus J. A Growth and metabolism of selected strains of probiotic bacteria in milk and water-based cereal puddings. International Dairy Journal, 14: Lauber S., Henle T., Klostermeyer H Relationship between the crosslinking of caseins by transglutaminase and the gel strength of yoghurt. European Food Research and Technology, 210: Lourens-Hattingh A., Viljoen B. C., Yogurt as probiotic carrier food. International Journal of Dairy Technology, 11: Micanel, N., Haynes, I. N. and Playne, M. J Viability of probiotic cultures in commercial Australian yogurts. Australian Journal of Dairy Technology, 52: Mohania D., Kansal V. K., Nagpal R., Yamashiro Y., Marotta F Supression of diet-induced hypercholesterolemia by probiotic dahi containing Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus plantarum. International Journal of Probiotics and Prebiotics, 8(2/3): Park Y. W, Gerard P. D, Drake M. A Impact of frozen storage on flavor of caprine milk cheeses. Journal of Sensory Studies, 21 (6): Park Y. W Effect of 5 years long-term frozen storage on sensory quality of Monterey Jack caprine milk cheese. Small Ruminant Research, 209(2): Reps A., Kornacki K Biopreparaty i dodatki w mleczarstwie. W: Mleczarstwo. (red.) S. Ziajka. UWM w Olsztynie:

41 20. Ribeiro A. C., Ribeiro S. D. A Specialty products made from goat milk. Small Ruminant Research, 89: Schorsch C., Carrie H., Clarc A. H., Norton I. T Cross-linking casein micelles by microbial transglutaminase conditions for formation of transglutaminase-induces gels. International Dairy Journal, 10, Shin H. S., Lee J. H., Pestka J. J., Ustunol Z Growth and viability of commercial Bifidobacterium ssp. in skim milk containing oligosaccharides an inulin. Journal of Food Science, 65: Tahri K., Grill J.P., Schneider F Involvement of Trihydroxyconjugated Bile Salts in Cholesterol Assimilation by Bifidobacteria. Current Microbiology, 34: Velez-Ruiz J., Hernandez-Carranza P., Sosa-Morales M Physicochemical and flow properties of low-fat yogurt fortified with calcium and fiber. Journal of Food Processing and Preservation, 37: Wang W., Bao Y., Hendricks G. M., Guo M., Consistency, microstructure and probiotic survivability of goats milk yoghurt using polymerized whey protein as a co-thickening agent. International Dairy Journal, 24: Aplikacyjny charakter prowadzonych badań Mając na uwadze obszar realizowanych badań zarówno przed, jak i po uzyskaniu stopnia doktora w zakresie mleka i jego przetworów stwierdzić można, że pod każdym względem miały one charakter praktyczny. Poza tym, że tematem badań były liczne i różnorodne produkty mleczne otrzymane z surowca odmiennego pochodzenia tj. mleka krowiego, koziego oraz klaczy zespół Zakładu miał na uwadze również ocenę jakości gotowych produktów dostępnych w sprzedaży detalicznej kierując się faktem, że obecnie potencjalny konsument jest coraz bardziej świadomy, czego oczekuje od producentów w kwestii nabywanych artykułów żywnościowych. Wszystkie opublikowane wyniki mogą być potencjalnie wykorzystywane zarówno przez bardziej lub nieco mniej renomowane Zakłady zajmujące się przetwarzaniem mleka krowiego, jak również przez gospodarstwa ekologiczne, w których do produkcji przetworów mlecznych wykorzystuje się niekoniecznie mleko krowie, ale również kozie, owcze, a nawet klaczy. Na zakończenie pragnę podkreślić, iż kierując się uzyskanymi wynikami szczególnie w kwestii Produkcji koziego mleka fermentowanego nowej generacji przy wykorzystaniu 40

42 probiotycznych monokultur z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium w najbliższej przyszłości planuję zrealizować wdrożenie. Miejscem wdrożenia będzie Ekologiczne Gospodarstwo Rolne, Hodowla Kóz i Przetwórstwo Kozi Gródek prowadzone na terenie województwa zachodniopomorskiego przez Panią mgr inż. Lidię Ordysińską, z którą współpracuję od wielu lat. Szczecin, r. 41