FERMENTACJA MLEKOWA. Lactobacillus

Transkrypt

1 FERMENTACJA MLEKOWA Lactobacillus

2 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ niejednorodna diagnostycznie grupa mikroorganizmów cecha wspólna beztlenowa fermentacja mlekowa G+ ziarniaki rodzaje Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus G+ nie przetrwalnikujące pałeczki, regularne rodzaj Lactobacillus

3 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ G+, nie przetrwalnikujące pałeczki, nieregularne rodzaj Bifidobacterium produkują zależnie od gatunku od 0,6 do 3% kwasu mlekowego różnią się tolerancją na niskie ph środowiska, optymalną temperaturą rozwoju, sposobem metabolizowania cukrów oraz środowiskiem bytowania środowisko bytowania mleko, rośliny, błony śluzowe oraz przewód pokarmowy człowieka i zwierząt

4 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA OPTYMALNE TEMP. ROZWOJU ORAZ INTENSYWNOŚĆ KWASZENIA MEZOFILE C, 1.5% kwasu mlekowego Lactococcus lactis Lactobacillus casei Leukonostoc TERMOFILE C, do 3% kwasu mlekowego Lactobacillus delbrueckii Streptococcus thermophilus

5 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA SZLAKI PRZEMIAN CUKRÓW HOMOFERMENTATYWNE KWAS MLEKOWY Lactococcus lactis Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus plantarum Lactobacillus acidophilus HETEROFERMENTATYWNE KWAS MLEKOWY ETANOL lub KWAS OCTOWY i CO 2 Lactobacillus brevis Lactobacillus fermentum Leuconostoc

6 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ LOTNE METABOLITY Bakterie mlekowe produkują wiele związków nadających wyrobom fermentowanym specyficzny, identyfikujący je aromat. Do najważniejszych związków lotnych należą: DIACETYL (CH 3 COCOCH 3 ) podstawowy składnik aromatu masła, śmietany, serów twarogowych i innych napojów mlecznych fermentowanych; niekorzystny w takich wyrobach fermentowanych jak piwo, wino czy fermentowane wędliny. Tworzony jest (Lactococcus lactis ssp. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, wiele bakterii z rodzaju Lactobacillus) z pirogronianu powstajacego w wyniku fermentacji cytrynianów zawartych w mleku. ALDEHYD OCTOWY (podstawowy składnik aromatu jogurtu) KWAS OCTOWY ALKOHOL ETYLOWY (charakterystyczny dla kefiru i kumysu) KWAS PROPIONOWY

7 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ LOTNE METABOLITY KWAS MRÓWKOWY LOTNE KWASY TŁUSZCZOWE ESTRY Wszystkie wymienione substancje w odpowiednich proporcjach ilościowych są niezbędne, aby nadać produktom fermentowanym pełny i typowy aromat. Leuconostoc mesenteroides

8 BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ PRZEMYSŁOWE WYKORZYSTANIE Szczepionki (kultury starterowe) specjalnie dobrane szczepy bakterii fermentacji mlekowej, jeden lub kilkanaście szczepów różnych gatunków, wytwarzane w dwóch wariantach: przeznaczone do bezpośredniego zaszczepienia mleka w zbiornikach fermentacyjnych lub wannach serowarskich kultury przeznaczone do zaszczepienia mleka w tzw. mateczniku (produkcja zakwasu roboczego, namnożenie bakterii)

9 PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY Fermentacja mleka Fermentacja surowców roślinnych (kiszonki, pasze, produkty regionalne) Fermentacja pieczywa Fermentacja mięsa i ryb Napoje typu bio PRZEMYSŁ FARMACEUTYCZNY Dekstran Szczepionki Preparaty probiotyczne

10 ZSIADŁE MLEKO Powstaje w wyniku samorzutnej fermentacji wywołanej przez paciorkowce Streptococcus lactis, w temperaturze pokojowej (18-20 C). W zbyt wysokiej temperaturze, w mleku nie zabezpieczonym przed zakażeniem z powietrza rozwija się grzyb Oospora lactis odkwaszający mleko lub utrudniający właściwe ukwaszenie. W zbyt niskiej temperaturze przewagę uzyskują z kolei bakterie gnilne zepsucie się mleka. Napoje mleczne regionalne z fermentacją w temp. do 35 C to tatrzańska żentyca, oraz z dodatkiem podpuszczki bawarski boasmilch i siedmiogrodzki sostej.

11 INNE MLECZNE NAPOJE FERMENTOWANE JOGURT Streptococcus termophilus oraz Lactobacillus delbruecki spp. bulgaricus S. termophilus L. bulgaricus KEFIR grzybki kefirowe lub szczepionka kefirowa BIO NAPOJE Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium sp. oraz inne bakterie fermentacji mlekowej Ziarna kefirowe L. acidophilus

12 FERMENTOWANE WYROBY MLECZARSKIE MASŁO, ŚMIETANA, SERY DOJRZEWAJĄCE MIĘKKIE I PÓŁTWARDE (Z OCZKOWANIEM) Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactobacillus helveticus Streptococcus diacetylactis Leuconostoc mesenteroides

13 FERMENTOWANE WYROBY MLECZARSKIE SERY MIĘKKIE TWAROGOWE Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium sp. I inne bakterie fermentacji mlekowej SERY TWARDE TYPU SZWAJCARSKIEGO Lactococcus delbrueckii spp. lactis, Lactococcus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus helveticus Streptococcus thermophilus Bakterie propionowe: Propionibacterium sheranii lub Lactobacillus bulgaricusi Propionibacterium freudenreichii Drożdże Candida

14 FERMENTOWANE SUROWCE ROŚLINNE Utrwalanie surowców roślinnych na drodze fermentacji było już stosowane w czasach starożytnych, szczególnie na Dalekim Wschodzie. Spadek ph do wartości 4.2 gwarantuje trwałe zakonserwowanie surowca roślinnego. Początkowo fermentację prowadzono w gospodarstwach domowych lub na małą skalę w małych przetwórniach. Obecnie jest ona ważnym działem przetwórstwa żywności.

15 FERMENTOWANE SUROWCE ROŚLINNE Kiszona kapusta (Leuconostoc mesenteroides,lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum, Pediococcus damnosus). Kiszone ogórki (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis i Pediococcus). Kiszonki paszowe (liście buraków cukrowych, kukurydzy, ziemniaki, trawa Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus buchneri). W mniejszym stopniu kisi się oliwki, buraki, kalafiory, marchew, seler, cebulę, paprykę, zielone pomidory oraz soki warzywne.

16 FERMENTACJA MIĘSA Wędliny fermentowane produkowane są z różnego rodzaju mięsa, tłuszczu zmieszanego z solą, z dodatkiem substancji peklujących i ziół oraz poddane fermentacji Produkty rozkładu sacharydów (kwas mlekowy i małe ilości kwasu octowego) nadają kiełbasom ich typowy ostry posmak, który dominuje w niesuszonych i półsuchych kiełbasach (dojrzewanie kilka dni). Im dłuższy czas dojrzewania tym wyższa aktywność niemlekowych mikroorganizmów. W obecności tlenu pleśnie i drożdże mogą porastać powierzchnię wędlin tworząc nie tylko dodatkowe składniki aromatu, lecz także izolując dostęp tlenu (warstwa pleśni) i stwarzając specyficzny mikroklimat wewnątrz kiełbasy.

17 FERMENTACJA PIECZYWA Produkcja pieczywa w oparciu o proces fermentacji daje ciastu trwałe spulchnienie, bakterie ponadto uczestniczą w powstawaniu wielu związków będących prekursorami substancji, które tworzą się podczas wypieku i nadają pieczywu typowy smak i aromat. Typowe szczepionki piekarskie zawierają: Lactobacillus plantarum Lactobacilus brevis Lactobacillus fermentum Lactobacillus leichmani Lactobacillus sanfranciscensis (rozkłada maltozę) Saccharomyces cerevisiae (dodawane w celu odpowiedniego spulchnienia pieczywa, w stosunku do bakterii kwasu mlekowego 1: 100).

18 PRODUKCJA KWASU MLEKOWEGO Produkcja przemysłowa kwasu mlekowego metodą biologiczną rozpoczęła się w latach 80-tych XIX wieku (w USA). Wybór surowca zależy od stosowanych szczepów, ale także dostępności i ceny surowca. Najczęściej stosuje się melasę buraczaną lub trzcinową, serwatkę i ługi posiarczynowe. Stosowane gatunki to najczęściej: Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus casei, Lactobacillus leichmanii,lactobacillus pentosus, Streptococcus lactis. L. delbrueckii

19 PRODUKCJA DEKSTRANU POLISACHARYD (D-GLUKOZY) produkowany głównie przez Leuconostoc mesenteroides, stosowany jest jako płyn infuzyjny zastępujący osocze krwi (od 50 lat). Stanowi ponad to surowiec do produkcji materiałów chromatograficznych tzw. żeli dekstranowych (Sephadex) PRODUKCJA NIZYNY POLIPEPTYD ZŁOŻONY Z 34 AMINOKWASÓW produkowany przez Lactococcus lactis. Nizyna hamuje rozwój bakterii G+ w tym również przetrwalnikujących z rodzajów Clostridium i Bacillus. W wielu krajach stosowana jest jako konserwant żywności, w Polsce jest dopuszczona do konserwowania serów dojrzewających i topionych w dawce maksymalnej 100 mg / kg produktu.

20 PREPARATY PROBIOTYCZNE PROBIOTYKI to pojedyncze lub mieszane kultury żywych mikroorganizmów, które podawane człowiekowi lub zwierzętom wywierają na ich organizmy korzystny wpływ. Ich działanie polega na utrzymywaniu właściwej równowagi mikroflory zasiedlającej organizm człowieka. W przypadku autochtonicznej mikroflory jelitowej dominującym ilościowo jest rodzaj Bacteroides oraz Bifidobacterium i Lactobacillus. Mikroflora allochtoniczna, czyli przejściowa, w tym także chorobotwórcza, rywalizuje o miejsce bytowania i w niektórych sytuacjach (np. po kuracji antybiotykowej) wypiera prawidłowe mikroorganizmy. Podawanie preparatów probiotycznych pozwala przywrócić naturalną (autochtoniczną) mikroflorę. L.acidophilus

21 PREPARATY PROBIOTYCZNE WŁAŚCIWOŚCI Antagonizm w stosunku do drobnoustrojów chorobotwórczych Tworzenie lub rekonstrukcja zrównoważonej mikroflory autochtonicznej człowieka Wzrost odporności człowieka na kolonizację przez mikroflorę allochtoniczną, a szczególnie chorobotwórczą Zdolność obniżania poziomu cholesterolu we krwi Asymilacja lub unieczynnianie związków toksycznych i rakotwórczych Hamowanie aktywności kancerogennej mikroflory fekalnej Niespecyficzna stymulacja systemu immunologicznego człowieka Zmniejszenie skutków defektu laktozowego Poprawa wartości odżywczych i dietetycznych żywności fermentowanej