Życie w mlecznych napojach fermentowanych

PIOTR ŻELAZOWSKI Wydział Technologii Żywności Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Życie w mlecznych napojach fermentowanych Wstęp W obecnych czasach, wraz z rosnącą świadomością konsumentów, żywność coraz częściej traktowana jest nie tylko jako źródło niezbędnych dla człowieka składników odżywczych, ale zaczyna być również postrzegana jako nośnik niezwykle korzystnych dla zdrowia mikroorganizmów. Właściwości te w głównej mierze przypisywane są mlecznym napojom fermentowanym. Ich zbawiennego działania doświadczyła, czasami nawet nieświadomie, większość z nas. Od dawna bowiem wiadomo, że picie kefiru lub jogurtu podczas antybiotykoterapii pozwala na szybszy powrót do zdrowia. Nawet sami lekarze bardzo często zamiast stosowania specjalnych preparatów zawierających mikroflorę jelitową proponują po prostu włączenie do naszej codziennej diety większej ilości produktów mlecznych, ponieważ to właśnie pożywienie stanowi najprostszy, a zarazem najbardziej efektywny jej nośnik. Skąd zatem biorą się te korzystne właściwości i z czego one wynikają? Artykuł ten poprzez charakterystykę mlecznych napojów fermentowanych, ze szczególnym uwzględnieniem kwestii charakterystycznej mikroflory, przyczyn korzystnego wpływu na zdrowie człowieka oraz perspektyw rozszerzenia tej gałęzi przemysłu spożywczego, ma na celu przybliżenie istoty ich dobroczynnego działania. Definicja mlecznych napojów fermentowanych Według definicji Organizacji ds. Wyżywienia i Rolnictwa/Światowej Organizacji Zdrowia (FAO/WHO), mleczny napój fermentowany to produkt mleczny otrzymany w procesie fermentacji mleka pełnego, częściowo lub całkowicie odtłuszczonego, zagęszczonego lub regenerowanego w proszku, przez odpowiednie mikroorganizmy, które powodują obniżenie ph produktu i jego koagulację 1. Bardzo ważnym aspektem jest to, by wykorzystana 1 FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, s. 6-16. 212

mikroflora pozostała żywa, aktywna i liczna do ostatniego dnia przydatności do spożycia 2. Do grupy produktów fermentowanych zaliczyć można: jogurt, mleko acidofilne, kefir i kumys. Mleczne napoje fermentowane cieszą się dużym uznaniem wśród konsumentów, ponieważ naturalnie wpływają na zdrowie człowieka poprzez swoje prozdrowotne właściwości, wysoką wartość odżywczą i aktywną mikroflorę stymulującą procesy trawienne i wpływające na aktywność organizmu. Tabela 1. Mleczne napoje fermentowane i obecna w nich charakterystyczna mikroflora Nazwa Charakterystyczna mikroflora Jogurt Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Mleko acidofilne Lactobacillus acidophilus Kefir Kultury starterowe pochodzące z grzybków kefirowych: Lactobacillus kefiri, Leuconostoc, Lactococcus, Acetobacter, Drożdże fermentujące laktozę: Kluyveromyces marxianus, Drożdże niefermentujące laktozy: Saccharomyces unisporus, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces exiguus, Kumys Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Kluyveromyces marxianus Źródło: FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, 6-16. W powyższej tabeli przedstawiono charakterystyczną mikroflorę wchodzącą w skład mlecznych napojów fermentowanych. Wszystkie wymienione mikroorganizmy są niezbędne, by dany produkt można było zakwalifikować do danej grupy. Wszystkie mleczne napoje można podzielić na cztery generacje 3 : I generacja napoje należące do tej grupy są charakterystyczne dla krajów skandynawskich oraz centralnej i wschodniej Europy. Produkowane są w oparciu o spontaniczną fermentację mleka przez bakterie Lactobacillus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Należą tu takie napoje jak: kwaśne mleko czy maślanka. 2 Tamże. s. 6-16. 3 K. Mojka, Charakterystyka mlecznych napojów fermentowanych, Probl. Hig. Epidemiol 2013, 94(4), s. 722-729. 213

II generacja kefiry, jogurty i inne produkty mleczne. Do ich produkcji wykorzystuje się najczęściej Lactobacillus acidophilus oraz bakterie z rodzaju Bifidobacterium. III generacja są to napoje produkowane przez dodatek do mleka sterylizowanego wcześniej namnożonych na podłożu fermentacyjnym probiotycznych szczepów bakterii jelitowych, takich gatunków jak: Lactobacillus plantarum czy Lactobacillus casei. IV generacja grupę tą stanowią jogurty, charakteryzujące się dodatkiem szczepów probiotycznych mających potwierdzony, pozytywny wpływ na zdrowie człowieka. Probiotyki i ich zastosowanie W ostatnich latach coraz większe zainteresowanie wzbudza dodatek innych niż charakterystyczne dla danego produktu kultur bakteryjnych do mlecznych napojów fermentowanych. Najczęściej dodawanymi bakteriami (w jogurtach) są bakterie probiotyczne z gatunków Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei i Bifidobacterium. Dodatek tego typu mikroflory sprawia, że wzbogacone produkty możemy zaliczyć do żywności funkcjonalnej. Żywność funkcjonalna (ang. functional food) jest to żywność, która poza dostarczaniem składników odżywczych posiada udokumentowany i naukowo zbadany, pozytywny wpływ na zdrowie człowieka i jego samopoczucie i (lub) zmniejsza ryzyko chorób 4. Zabiegi takie mają na celu podniesienie wartości tych produktów poprzez pozytywny ich wpływ na zdrowie człowieka. Bakterie, które są dodawane do żywności w celu nadania większych właściwości prozdrowotnych noszą nazwę probiotyków. Probiotyki to pojedyncze lub mieszane kultury żywych bakterii, które wprowadzane do organizmu ludzi lub zwierząt w odpowiedniej ilości, powodują określone korzyści zdrowotne. By dany mikroorganizm mógł być zakwalifikowany jako probiotyk musi być bezpieczny dla zdrowia człowieka i naturalnie występować w jego przewodzie pokarmowym 5. Probiotyki mają na celu aktywnie wpływać na zdrowie człowieka poprzez konkurowanie z patogenami obecnymi w jelitach człowieka o składniki odżywcze, produkcję substancji antybakteryjnych, aktywację odpowiedzi immunologicznej oraz adhezję na 4 A. Jankowska, K. Wiśniewka, Mleczne produkty funkcjonalne korzyści dla konsumenta, Przegląd Mleczarski 2009, nr 12, s. 2-9; J. Gajewska, M. Błaszczyk, Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej (LAB), Postępy Mikrobiologii, 51(2012), z. 1, s. 55-65. 5 Tamże. s. 55-65. 214

powierzchni przewodu pokarmowego 6. Aby bakterie probiotyczne mogły spełniać swoje funkcje, powinny charakteryzować się 7 : wysoką przeżywalnością w przewodzie pokarmowym człowieka (odporność na niskie ph soku żołądkowego); aktywnością w stosunku do szkodliwych patogenów; zdolnością kolonizacji przewodu pokarmowego; odpornością na związki wytwarzane przez rodzimą mikroflorę jelit i konkurencyjność w stosunku do niej; immunomodulacją; dodatkowo ich obecność w organizmie powinna pozytywnie wpływać na zdrowie człowieka. Część bakterii probiotycznych zaliczana jest do grupy bakterii fermentacji mlekowej, czyli grupy mikroorganizmów beztlenowych, które produkując kwas mlekowy i inne metabolity, tworzą florę wielu mlecznych napojów fermentowanych (jogurtu, kefiru i innych) 8. Tabela 2. Mikroorganizmy uznane za probiotyczne. Grupa mikroorganizmów Gatunki Gatunki z rodzaju L. acidophilus, L. amylovorus, L. casei, L. crispatus, Lactobacillus L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. gallinarum, L. gasseri, L. johnsonii, L. paracasei, L. plantarum, L. reuteri, L. rhamnosus, Gatunki z rodzaju B. adolescentis, B. animalis, B. bifidum, B. breve, B. infantis, Bifidobacterium B. lactis, B. longum Inne bakterie fermentacji Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Lactococcus lactis, mlekowej Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus acidilactici, Sporolactobacillus inulinus, Streptococcus thermophilus Bakterie i grzyby Bacillus cereus var. toyoi, Escherichia coli szczep Nissle 1917, Propionibacterium freundenreichii, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardii 6 T. Pogačić, S. Šinko, Š. Zamberlin, D. Samaržija, Microflora of kefir grains, Mljekarstvo, 63(2013), nr 1, s. 3-14; R. K. Robinson, A. Tamime, M. Wszołek, Microbiology of fermented milks, w: Dairy Microbiology Handbook. The Microbiology of Milk and Milk Products, red. R. K. Robinson, New York 2002, s. 367-430. 7 J. Gajewska, M. Błaszczyk, dz. cyt. s. 55-65. 8 Tamże. s. 55-65. 215

Źródło: Wessel J., Prebiotics, Probiotics, and Synbiotics: Functional Foods, http://anhi.org/articles/prebioticsprobiotics-and-synbiotics-functional-foods, (20 IV 2015); Gajewska J., Błaszczyk M., Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej (LAB), Post. Mikrobiol. 51(2012), z. 1, s. 55-65; Robinson R. K., Tamime A., Wszołek M. Microbiology of fermented milks, w: Dairy Microbiology Handbook. The Microbiology of Milk and Milk Products, red. R. K. Robinson, New York 2002, s. 367-430. Międzynarodowy standard Codex Alimentarius wskazuje, że aby dany mleczny napój fermentowany mógł zostać uznany jako produkt probiotyczny, liczebność bakterii probiotycznych w 1 g produktu nie może być mniejsza niż 10 6 jtk. Jest to bardzo ważne, ponieważ poniżej tej wartości te mikroorganizmy nie spełniają swojej funkcji 9. Już od dawna wiadomo, że probiotyki aktywnie wpływają na zdrowie człowieka. Wiele prowadzonych w ostatnich latach badań potwierdza korzystny wpływ probiotyków na różne choroby układu pokarmowego. Niektóre z nich zapobiegają nawet takim chorobom jak atopowe zapalenie skóry, marskość wątroby czy nawet reumatoidalne zapalenie stawów 10. Prowadzone w tym roku badania dowodzą, że mleko fermentowane zaszczepione probiotycznymi bakteriami Bifidobacterium bifidum łagodzi dolegliwości żołądkowe bez stosowania środków farmakologicznych 11. Dlatego też cały czas poszukuje się nowych rozwiązań, które pozwoliłyby na wprowadzenie bakterii probiotycznych do różnych produktów spożywczych (głównie mlecznych). Największe nadzieje pokładane są w produkcji jogurtów lub serów zawierających dodatkową mikroflorę probiotyczną. Oprócz tego odnotowano próby wyprodukowania na przykład probiotycznych lodów sojowych, które w testach znalazły akceptację konsumentów. Udokumentowane zostały również próby stworzenia probiotycznych puddingów zbożowych lub dodatek L. casei i L. plantarum do soku z buraków. W Bułgarii prowadzono badania nad produkcją probiotycznego napoju owsianego 12. Mleko acidofilne Pierwszym przykładem mlecznego napoju fermentowanego jest mleko acidofilne. Według definicji jest to produkt otrzymany w wyniku ukwaszenia mleka przez bakterie Lactobacillus 9 FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, s. 6-16. 10 A. Nowak, K. Śliżewska, Z. Libudzisz, Probiotyki historia i mechanizm działania, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 71(2010), nr 4, s. 5-19. 11 Z. W. Zhao, D. D. Pan, Z. Wu, Y. Y. Sun, Y. X. Guo, Q. Zeng, Antialcoholic liver activity of whey fermented by Lactobacillus casei isolated from koumiss, w: Journal of Dairy Science, 97(2014), nr 7, s. 4062-4071. 12 E. Krajewska-Kamińska, Z. Śmietana, K. Bohdziewicz, Bakterie probiotyczne w produkcji żywności, Przemysł Spożywczy 2007, nr 5, s. 36-41. 216

acidophilus. Gatunek ten należy do grupy bakterii probiotycznych i naturalnie występuje w przewodzie pokarmowym człowieka. Napój ten jest produkowany z mleka zagęszczonego dodatkiem mleka odtłuszczonego w proszku, które poddawane jest procesowi pasteryzacji (85-87⁰C przez 5-10 minut lub 90-92⁰C przez 2-3 minuty) i homogenizacji. Przygotowany surowiec po ochłodzeniu i zaszczepieniu zakwasem w ilości 3-5% inkubuje się w temperaturze 39±1⁰C przez około 6-10 godzin 13. Mleko to charakteryzuje krótki okres przydatności do spożycia, ale za to posiada wysoką wartość dietetyczną i leczniczą 14. Gotowy produkt powinien charakteryzować się czystym, kwaśnym smakiem, mieć jednolitą konsystencję i wykazywać słaby aromat. Kwasowość tego produktu powinna zawierać się w przedziale 40-45⁰SH, a liczba bakterii wynosić 10 9 jtk/ml 15. Międzynarodowa norma Codex Alimentarius wskazuje, że minimalna ilość bakterii L. acidophilus występująca w tym produkcie powinna wynosić 10 6 jtk/ml. W 2013 roku prowadzono badania nad produkcją mleka acidofilnego w rożnych smakach. Ponieważ naturalne mleko zaszczepione bakteriami probiotycznymi nie wykazuje akceptacji konsumenckiej, w oparciu o technologię mleka acidofilnego stworzono produkty o smaku mango, ananasa i truskawek. Wszystkie otrzymane napoje zbadano sensorycznie i potwierdzono, że dodatek substancji smakowych wpłynął pozytywnie na akceptację tego produktu. Dodatki nie wpłynęły na kwasowość i na zawartość bakterii L. acidophilus. W każdym produkcie ich liczebność wynosiła powyżej 10 6 jtk/ml, nawet po 6 dniach przechowywania w warunkach chłodniczych 16. Ponieważ bakterie probiotyczne takie jak L. acidophilus wykazują bardzo zmienne tempo rozwoju, w celu ich pobudzenia i dostarczenia im potrzebnych do rozwoju mikroskładników produkty mleczne, które zawierają tego typu bakterie, często są wzbogacane o różne substancje stymulujące. W tym celu stosuje się dodatek soku z marchwi, pomidorów lub też dodatek cukru czy ekstraktu drożdżowego. Często w celu ustabilizowania kwasowości produktu stosuje się hodowle z drożdżami (tzw. mleko acydofilno-drożdżowe ang. acidophilus-yeast milk) 17. Jogurt 13 I. Molska, Zarys mikrobiologii mleczarskiej, Warszawa 1988. s. 262-263. 14 K. Mojka, dz. cyt. s. 722-729. 15 I. Molska, dz. cyt. s. 262-263. 16 M. Junaid, I. Javed, M. Abdullah, M. Gulzar, U. Younas, J. Nasir, N. Ahmad, Development and quality assessment of flavored probiotic acidophilus milk, The Journal of Animal & Plant Sciences 23(2013), nr 5, s. 1342-1346. 17 I. Molska, dz. cyt. s. 262-263. 217

Początki historii jogurtu sięgają prawdopodobnie starożytnego Egiptu i Babilonii, czyli ponad 3000 lat wstecz. Kolebką jogurtu, według przekazów, były Indie. W napoju tym rozsmakowywali się Turkowie i Bułgarzy, którzy produkowali ten napój z mleka bawolego, krowiego, koziego i owczego. Nazwa jogurtu wywodzi się właśnie z języka tureckiego (tur. ya-ut i oznacza w dosłownym tłumaczeniu kwaśne mleko ). W dzisiejszych czasach produkuje się wiele rodzajów jogurtów: od naturalnych po smakowe, płynne i o konsystencji bardziej stałej 18. Jogurt to napój sporządzany z mleka pasteryzowanego przy użyciu bakterii Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus. Fermentacja trwa około 4-5 godzin w 40-50⁰C. Stosunkowo wysoka temperatura wynika z faktu, że mikroflorę jogurtu stanowią bakterie termofilne, które rozwijają się w wyższych temperaturach. Podczas trwania fermentacji dochodzi do licznych przemian laktozy zawartej w mleku w wyniku czego powstaje m.in. kwas mlekowy, który powoduje obniżenie ph mleka. W momencie osiągnięcia ph na poziomie około 4,6 (punkt izoelektryczny kazeiny) powstaje skrzep, którego stabilność warunkuje właściwości sensoryczne jogurtu. Jeżeli ilość białka w mleku przerobowym jest wyższa, wtedy właściwości skrzepu są lepsze i bardziej korzystne staje się on bardziej zwięzły i elastyczny. Dlatego też mleko jest zagęszczane poprzez dodatek mleka w proszku, kazeinianów, proszku serwatkowego, lub poprzez procesy membranowe takie jak ultrafiltracja czy odwrócona osmoza 19. Międzynarodowy standard podaje, że zawartość charakterystycznej mikroflory w tym produkcie powinna wynosić minimum 10 7 jtk/g produktu 20. Z badań przeprowadzonych w 2004 roku wynika, że niestety połowa badanych jogurtów produkowanych w Polsce nie spełnia tego warunku 21. Podczas synergistycznego działania kultur jogurtowych powstaje wiele związków aromatycznych, które wpływają na właściwości sensoryczne tego produktu. Proteolityczna aktywność L. delbrueckii subsp. bulgaricus skutkuje zwiększeniem ilości wytwarzanych peptydów oraz wolnych aminokwasów, które stymulują metabolizm S. termophilus. 18 K. Mojka, dz. cyt. s. 722-729. 19 Tamże. s. 722-729. R. K. Robinson, A. Tamime, M. Wszołek, dz. cyt. s. 367-430. J. Domagała, M. Wszołek, Wpływ sposobu zagęszczania oraz rodzaju szczepionki na teksturę i podatność na synerezę jogurtu i biojogurtów z mleka koziego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 61(2008), nr 6, s. 118-126. 20 FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, s. 6-16. 21 E. Jakubczyk, M. Kosikowska, M. Skarżyńska, Jakość jogurtów produkowanych w Polsce, Przemysł Spożywczy 2004, nr 10, s. 31-35. 218

Równocześnie wzrost tych bakterii oraz wytwarzany przez nie kwas pirogronowy i mrówkowy wpływają korzystnie na rozwój pałeczek. Ponadto badania prowadzone nad synergią obu gatunków dowodzą, że ich wspólna obecność w szczepionce jogurtowej pozwala na produkcję większych ilości kwasu mlekowego i głównego związku aromatotwórczego aldehydu octowego, co stwarza odpowiednie warunki ph do tworzenia trwalszego i bardziej zwięzłego skrzepu 22. Dzięki działalności bakterii jogurtowych jogurt zawiera o 20% mniej laktozy niż mleko, z którego został wyprodukowany (w przeliczeniu na suchą masę) 23. Wynika to z licznych przemian wpływających na skład mikroflory, jak również podnoszące jakość dietetyczną tego produktu 24 : wzrasta stopień strawności białek na skutek działania enzymów proteolitycznych; wzrasta stopień przyswajalności składników mineralnych (wapnia, fosforu, żelaza); aktywność szczepów jogurtowych prowadzi do wzrostu zawartości witamin (folianów, witamin B 6 i B 12 ) w jogurcie w stosunku do mleka z którego powstał; na skutek działalności mikroflory powstaje β-d-galaktozydaza, która pomaga w trawieniu laktozy w jelicie cienkim człowieka, przez co zmniejsza objawy nietolerancji tego sacharydu; kwas mlekowy, który powstaje na skutek licznych przemian, stymuluje perystaltykę jelit, wydzielanie śliny i przeciwdziała biegunce. Kefir Kefir to tradycyjny napój fermentowany przez lata, konsumowany na terenach od wschodniej Europy do Mongolii włącznie. Nazwa tego napoju wywodzi się z pasma górskiego Kaukazu, gdzie według legend aborygeni otrzymali go od samego Mahometa. Nazwa kefir wywodzi się z języka tureckiego i znaczy szczęście albo satysfakcja 25. Kefir to produkt, który swoje walory sensoryczne zawdzięcza synergistycznej fermentacji prowadzonej przez drożdże (fermentujące i niefermentujące laktozy), bakterie kwasu mlekowego i octowego. Dzięki działaniu tych mikroorganizmów kefir charakteryzuje się lekko gazowanym, orzeźwiającym smakiem oraz minimalną zawartością alkoholu wynikającą z fermentacji drożdżowej. Sam napój posiada lekko kremową barwę, wykazuje umiarkowaną kwasowość, która nadaje mu orzeźwiający smak. Pod względem zapachu 22 R. K. Robinson, A. Tamime, M. Wszołek, dz. cyt. s. 367-430. 23 E. Krajewska-Kamińska, Z. Śmietana, K. Bohdziewicz, dz. cyt. s. 36-41. 24 A. Jankowska, K. Wiśniewska, dz. cyt. s. 2-9. 25 T. Pogačić, S. Šinko, Š. Zamberlin, D. Samaržija, dz. cyt. s. 3-14. 219

wyróżnia go lekko drożdżowy aromat, a jego konsystencja jest dość gęsta 26. Oryginalny kefir powstaje poprzez fermentację mleka przy użyciu ziaren kefirowych w temperaturze 18-20⁰C przez dobę (do uzyskania odpowiedniej zawartości kwasu mlekowego), a następnie dojrzewanie przez 7-8 godzin w 9-10⁰C. Etap ten jest bardzo ważny, ponieważ w tych temperaturach rozwijają się komórki drożdży, które rozkładając laktozę prowadzą do powstawania m.in. CO 2. W przemysłowej produkcji tak przygotowany zakwas, po oddzieleniu ziaren kefirowych, jest dodawany do większej ilości mleka i dalej poddawany procesowi fermentacji. Po tym etapie kefir jest gotowy. Niestety obecnie w kraju kefir produkowany jest szybszą metodą poprzez dodanie specjalnych, liofilizowanych kultur starterowych do mleka. Kefir taki różni się swoimi właściwościami od tego produkowanego według tradycyjnej technologii 27. Jak wspomniano wcześniej, do produkcji kefiru wykorzystywane są ziarna kefirowe. Stanowią one unikalny ekosystem będący wynikiem symbiozy pomiędzy bakteriami i komórkami drożdży. Ziarna kefirowe mają gąbczastą strukturę o siateczkowatej matrycy. Całość tego ekosystemu zbudowana jest z różnych białek i polisacharydów, które utrzymują całość w postaci sztywnego, sprężystego ziarna (rys.1.) 28. Rys. 1. Ziarna kefirowe Źródło: Altay F., Karbancioglu-Gűler F., Daskaya-Dikmen C., Heperkan D., A reviev on traditional Turkish fermented non-alcoholic beverages: Microbiota, fermentation process and quality characteristics, International Journal of Food Microbiology, 2013, s. 44-56. 26 Tamże. s. 3-14. 27 M. Wszołek, B. Kupiec-Teahan, H. Skov Guldager, A. Y. Tamime, Production of Kefir, Koumiss and Other Related Products, w: Fermented Milks, red. A. Tamime, Oxford 2006, s. 174-216. 28 T. Pogačić, S. Šinko, Š. Zamberlin, D. Samaržija, dz. cyt. s. 3-14. 220

Mikroflora ziaren kefirowych to przede wszystkim komórki pałeczek mlekowych (około 83-90% całej mikroflory), drożdże (około 10-17%), mezofilne paciorkowce mlekowe i bakterie kwasu octowego oraz pleśnie w niektórych ziarnach z domowych hodowli. Podczas wielokrotnego namnażania mikroflora ziaren jest stała, a jej aktywność pozostaje niezmienna pod warunkiem, że hodowla jest prowadzona właściwie. Podczas procesu fermentacji bakterie z ziaren kefirowych, szczególnie laktokoki, namnażają się w różnym stopniu i przechodzą do mleka, dlatego też gotowy kefir różni się zawartością poszczególnych rodzajów mikroorganizmów od ziaren kefirowych 29. Pod względem ilości gatunków mikroflora kefiru jest bardzo zróżnicowana. Do dzisiaj trwają prace i badania nad dokładnym określeniem poszczególnych gatunków mikroflory wchodzącej w skład tego produktu. Dzięki postępowi w dziedzinie molekularnych badań DNA oraz izolacji drobnoustrojów prowadzone są coraz to nowe badania nad charakterystyką ekosystemu kefiru i ziaren kefirowych 30. W poniższej tabeli przedstawiono główne rodzaje drobnoustrojów wchodzących w skład ziaren kefirowych. Tabela 3. Mikroflora ziaren kefirowych. Grupy Rodzaje mikroorganizmów Drożdże Saccharomyces spp.; Kluyveromyces spp.; Candida spp.; Mycotorula spp.; Torulopsis spp.; Cryptococcus spp.; Pichia spp.; Torulaspora spp. Bakterie kwasu Lactobacillus spp. mlekowego Lactococcus spp. Streptococcus thermophilus Leuconostoc spp. Bakterie octowe Acetobacter aceti ; Acetobacter rasens Źródło: R. K. Robinson, A. Tamime, M. Wszołek, Microbiology of fermented milks, w: Dairy Microbiology Handbook. The Microbiology of Milk and Milk Products, red. Robinson R. K., Wiley-Interscience 2002, wyd. 3, s. 367-430; T. Pogačić, S. Šinko, Š. Zamberlin, D. Samaržija, Microflora of kefir grains, Mljekarstvo, 63(2013), nr 1, s. 3-14. 29 M. Wszołek, B. Kupiec-Teahan, H. Skov Guldager, dz. cyt. s. 174-216. 30 T. Pogačić, S. Šinko, Š. Zamberlin, D. Samaržija, dz. cyt. s. 3-14. 221

Kefir posiada wiele dobroczynnych dla zdrowia człowieka właściwości. Pozytywnie wpływa na układ pokarmowy, poprawiając perystaltykę jelit czy wydzielanie żółci i soków trawiennych. Poprzez swoją mikroflorę stymuluje układ odpornościowy oraz posiada właściwości antykancerogenne 31. Dzięki obecności naturalnych probiotyków, do których należą Lactobacillus acidophilus i Bifidobacterium bifidum, kefir posiada wiele dobroczynnych właściwości 32 : na podstawie badań prowadzonych na myszach udowodniono antyrakowe działanie polisacharydów zawartych w kefirze; dzięki obecności L. acidophilus, L. plantarum, L. paracasei oraz szczepów z rodzaju Bifidobacterium, kefir pomaga w obniżeniu cholesterolu we krwi; dzięki zawartości kwasów organicznych, aldehydu octowego, nadtlenku wodoru i bakteriocyn wykazuje właściwości antybakteryjne; wykazano, że dodatek grzybków kefirowych do przewodu pokarmowego u myszy pozwala zapobiegać wzrostowi Bacillus cereus; stwierdzono, że kefir w swoim składzie zawiera zdolne do przeżycia bakterie, które stymulują działalność fagocytów i makrofagów w organizmie człowieka. Kumys Kumys to stosunkowo najmniej znany w Europie napój fermentowany. Produkt ten był rozpowszechniony głównie wśród koczowniczych plemion Azji centralnej. Znany jest na terenach dzisiejszego Kirgistanu i Kazachstanu jak również terenach Chin, Rosji i Ukrainy. Obecnie stanowi on tradycyjny specjał ludów: mongolskich, kirgiskich, tatarskich, baszkirskich i w tamtejszych rejonach znany jest pod nazwą ajrag 33. Kumys, zwany również mlecznym winem, jest uzyskiwany w wyniku fermentacji mleczno-alkoholowej mleka kobylego. Istnieje także możliwość przyrządzenia go z mleka oślego lub wielbłądziego. Dla potrzeb przemysłowej produkcji opracowano również sposób przygotowania tego napoju z mleka krowiego, którego skład musi zostać zmodyfikowany poprzez odpowiednie rozcieńczenie wodą. Kumys ma barwę mlecznobiałą z niebieskawym odcieniem. Charakteryzuje się lekko kwaśnym smakiem i drożdżowym zapachem. Przeciętnie zawiera 2-3% alkoholu 34. Fermentacja kumysu zachodzi pod wpływem symbiozy 31 K. Mojka, dz. cyt. s. 722-729. 32 Z. Żbikowski, Właściwości funkcjonalne kefiru, Przegląd Mleczarski 2013, nr 2, s. 4-7. 33 A. Trojanowska, Kumys i kefir jako środki odżywcze i lecznicze. Rozważania na łamach polskich czasopism medycznych drugiej połowy XX, Analecta 15(2006), nr 1-2(29-30), s. 293-308. 34 Tamże. s. 293-308. 222

mikroorganizmów: bakterii kwasu mlekowego z rodzaju Lactobacillus oraz drożdży Kluyveromyces, Saccharomyces i Candida. W skład kumysu wchodzi wiele różnych mikroorganizmów, które warunkują jego smak i właściwości prozdrowotne 35. W poniższej tabeli przedstawiono główne grupy i rodzaje drobnoustrojów wchodzących w skład mikroflory kumysu. Tabela 4. Główne mikroorganizmy wchodzące w skład mikroflory kumysu Grupa mikroorganizmów Gatunki Bakterie z rodzaju Lactobacillus Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. acidophilus Drożdże fermentujące laktozę Saccharomyces spp., Kluyveromyces marxianus var. marxianus i Candida koumiss Drożdże niefermentujące laktozy Saccharomyces cartilaginosus Drożdże niefermentujące węglowodanów Mycoderma spp. Źródło: M. Wszołek, B. Kupiec-Teahan, H. Skov Guldager, A. Y. Tamime, Production of Kefir. Koumiss and Other Related Products, w: Fermented Milks, red. A. Tamime, Oxford 2006, s. 174-216. Zgodnie z Codex Alimentarius, obligatoryjnymi mikroorganizmami wchodzącymi w skład tego produktu są bakterie Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i drożdże Kluyveromyces marxianus 36. Oprócz tych gatunków w skład kumysu mogą wchodzić również inne bakterie. Badania prowadzone przez Hao i współpracowników w 2010 roku na kumysach produkowanych w warunkach gospodarczych na terenach Chin pozwoliły na określenie bakterii najczęściej występujących w tym produkcie. Hao stwierdził, że obecność różnych drobnoustrojów w kumysach wpływa na sensoryczne odbieranie tego produktu, dlatego każdy produkt może smakować inaczej. Według niego do grupy najważniejszych bakterii biorących udział w kształtowaniu profilu smakowo-zapachowego tego produktu należą: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus fermentum, 35 Y. Hao, L. Zhao, H. Zhang, Z. Zhai, Y. Huang, X. Liu, L. Zhang, Identification of the bacterial biodiversity in koumiss by denaturing gradient gel electrophoresis and species-specific polymerase chain reaction, Journal of Diary Science 93(2010), nr 5, s. 1926-1933. 36 FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, s. 6-16. 223

Lactobacillus kefiranofaciens 37. Dodatkowo badania nie wykazały obecności Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, co budzi pewne zastrzeżenia i wątpliwości. Być może potrzebne są dalsze badania dotyczące jakości mikrobiologicznej kumysu i jej wpływu na właściwości tego produktu. Prozdrowotne właściwości kumysu warunkuje szeroka gama aktywnych peptydów i enzymów w nim zawartych. Picie tego napoju zaleca się osobom o obniżonej odporności, cierpiącym na dolegliwości związane z układem moczowym, oddechowym i chorobami układu pokarmowego. W Mongolii kumys jest stosowany w leczeniu szkorbutu i zatruć mięsem. Na terenach Rosji, a potem Polski (Kraków, Warszawa, Poznań) prowadzono sanatoria, gdzie stosowano kumysoterapię trwającą od 8 do 12 tygodni. Kuracja taka umożliwiała szybszy powrót do zdrowia i regenerację organizmu 38. W XIX wieku prozdrowotne właściwości tego napoju przypisywano zawartości alkoholu, który wpływał na obniżenie temperatury ciała i rozszerzenie naczyń krwionośnych 39. Obecnie prowadzone badania wskazują, że mikroflora kumysu, a w szczególności obecność Lactobacillus casei wpływa ochronnie na tkankę wątroby uszkodzoną w wyniku choroby alkoholowej 40. Zakończenie Mleczne napoje fermentowane dzięki swojej aktywnej mikroflorze stanowią produkty zalecane podczas antybiotykoterapii. Dzięki produkcji kwasu mlekowego i innych związków aktywnych wpływają na poprawę trawienia, stymulują układ immunologiczny oraz oddziaływają na szereg ważnych funkcji metabolicznych. Obecne w mlecznych napojach peptydy mają wysokie znaczenie prozdrowotne oraz antyrakowe, a szeroka gama bakterii probiotycznych obecnych w tych produktach pozytywnie wpływa na zdrowie człowieka oraz szybką regenerację wycieńczonego chorobami organizmu. Bibliografia Altay F., Karbancioglu-Gűler F., Daskaya-Dikmen C., Heperkan D., A revier on traditional Turkish fermented non-alcoholic beverages: Microbiota, fermentation process and 37 Y. Hao, L. Zhao, H. Zhang, Z. Zhai, Y. Huang, X. Liu, L. Zhang, Identification of the bacterial biodiversity in koumiss by denaturing gradient gel electrophoresis and species-specific polymerase chain reaction, Journal of Diary Science 2010, Vol. 93, No. 5, s. 1926-1933. 38 R. Danków, J. Pikul, J. Teichert, N. Osten-Sacken, Charakterystyka i właściwości kumysu, Nauka. Przyroda. Technologie 7(2013), nr 3. s. 1-16. 39 A. Trojanowska, dz. cyt. s. 293-308. 40 Z. Żbikowski, Właściwości funkcjonalne kefiru, Przegląd Mleczarski 2013, nr 2, s. 4-7. 224

quality characteristics, International Journal of Food Microbiology 167(2013), s. 44-56. Czerwińska D., Uczta jogurtowa. Przemysł Spożywczy i Gastronomiczny 2012, s. 7-8. Danków R., Pikul J., Teichert J., Osten-Sacken N., Charakterystyka i właściwości kumysu, Nauka. Przyroda. Technologie 7(2013), nr 3. s. 1-16. Domagała J., Wszołek M., Wpływ sposobu zagęszczania oraz rodzaju szczepionki na teksturę i podatność na synerezę jogurtu i biojogurtów z mleka koziego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 61(2008), nr 6, s. 118-126. FAO/WHO Codex Alimentarius: Milk and Milk Products, Codex standard for fermented milk, codex stan 243-2003, 2011, s. 6-16. Gajewska J., Błaszczyk M., Probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej (LAB), Postępy Mikrobiologii 51(2012), z. 1, s. 55-65. Gomi A., Lino T., Nonaka C., Miyazaki K., Ishikawa F., Health benefits of fermented milk containing Bifidobacterium bifidum YIT 10347 on gastric symptoms in adults, Journal Diary Science 98(2015) nr 4, s. 2277-2283. Hao Y., Zhao L., Zhang H., Zhai Z., Huang Y., Liu X., Zhang L., Identification of the bacterial biodiversity in koumiss by denaturing gradient gel electrophoresis and speciesspecific polymerase chain reaction, Journal of Diary Science 93(2010), nr 5, s. 1926-1933. Jakubczyk E., Kosikowska M., Skarżyńska M., Jakość jogurtów produkowanych w Polsce, Przemysł Spożywczy 2004, nr 10, s. 31-35. Jankowska A., Reps A., Czynniki decydujące o trwałości jogurtu podczas przechowywania, Przegląd Mleczarski 2003, nr 11, s. 2-5. Jankowska A., Wiśniewska K., Mleczne produkty funkcjonalne korzyści dla konsumenta, Przegląd Mleczarski 2013, nr 12, s. 2-9. Krajewska-Kamińska E., Śmietana Z., Bohdziewicz K., Bakterie probiotyczne w produkcji żywności, Przemysł Spożywczy 2007, nr 5, s. 36-41. Mojka K., Charakterystyka mlecznych napojów fermentowanych, Problemy Higieny i Epidemiologii 94(2013), nr 4, s. 722-729. Molska I., Zarys mikrobiologii mleczarskiej, Warszawa 1988. Nowak A., Śliżewska K., Libudzisz Z., Probiotyki historia i mechanizmy działania, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 71(2010), nr 4, s. 5-19. Pogačić T., Šinko S., Zamberlin Š., Samaržija D., Microflora of kefir, Mljekarstvo 63(2013), nr 1, s. 3-14. 225

Robinson R. K., Tamime A., Wszołek M., Microbiology of fermented milks, w: Dairy Microbiology Handbook, The Microbiology of Milk and Milk Products, red. Robinson R. K., New York 2002, s. 367-430. Trojanowska A., Kumys i kefir jako środki odżywcze i lecznicze. Rozważania na łamach polskich czasopism medycznych drugiej połowy XX w., w: Analecta 15(2006), nr 1-2(29-30), s. 293-308. Wessel J., Prebiotics, Probiotics, and Synbiotics: Functional Foods, http://anhi.org/articles/prebiotics-probiotics-and-synbiotics-functional-foods, [dostęp z dnia: 20.04.2015]. Wszołek M., Kupiec-Teahan B., Skov Guldager H., Tamime A. Y., Production of Kefir, Koumiss and Other Related Products w Fermented Milks, red. A. Tamime, Oxford 2006, s. 174-216. Żbikowski Z., Właściwości funkcjonalne kefiru, w: Przegląd Mleczarski 2013, nr 2, s. 4-7. Zhao Z. W., Pan D. D., Wu Z., Sun Y. Y., Guo Y. X., Zeng Q., 2014. Antialcoholic liver activity of whey fermented by Lactobacillus casei isolated from koumiss, Journal of Dairy Science 97(2014), nr 7, s. 4062-4071. Streszczenie Od niepamiętnych czasów ludzkość wykorzystywała właściwości mlecznych napojów fermentowanych nie rozumiejąc ich. Współczesne badania umożliwiły całkowite poznanie procesów mających wpływ na cechy tych produktów. Mleczne napoje fermentowane to produkty wytworzone z mleka przy wykorzystaniu aktywnej mikroflory. Mikroorganizmy te mają znaczący wpływ na kształtowanie funkcjonalnych i organoleptycznych właściwości. Obecność bakterii, drożdży i innych prozdrowotnych mikroorganizmów ma korzystny wpływ na zdrowie człowieka. Współczesna wiedza pomaga kontrolować procesy produkcyjne tych produktów, a przez to zwiększać ich prozdrowotne właściwości. Słowa kluczowe: mleko, mikroflora, produkty mleczne, fermentacja. Summary Since immemorial times people use the profits which came from consuming fermented milk products, but without understanding them. Today s researches help us fully find out the whole process of formation these products. Fermented milks are products made from milk using active microflora. The microorganisms have an impact on their functional and organoleptic properties. Presence of bacteria, yeast and other health-promoting microflora have a lot of 226

beneficial effects on human body. Today s knowledge helps us also to control the process and let us to get products which reveal more advantages to our health. Keywords: milk, microflora, dairy products, fermentation. PIOTR ŻELAZOWSKI magistrant Wydziału Technologii Żywności (UR w Krakowie), studiujący na ww. wydziale na specjalizacji: przetwórstwo mleka. W swojej pracy magisterskiej zajmuje się badaniem jakości kumysu z mleka oślego. 227