cwiczenie II teoria

Transkrypt

cwiczenie II teoria

Bioaktywne składniki żywności funkcjonalnej
Ćwiczenie 2
część teoretyczna
___________________________________________________________________________
WPŁYW CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH I CHEMICZNYCH
ORAZ WARUNKÓW PRZECHOWYWANIA NA WZROST
BAKTERII PROBIOTYCZNYCH LACTOBACILLUS CASEI
Probiotyki
Probiotyki to pojedyncze lub mieszane kultury żywych mikroorganizmów, które
podawane człowiekowi lub zwierzętom wywierają na ich organizmy korzystny wpływ,
zapewniając właściwą równowagę mikroflory zasiedlającej organizm.
Określenie probiotyk jest zastrzeżone do produktów lub preparatów, które
spełniają następujące kryteria:
 zawierają żywe komórki mikroorganizmów,
 poprawiają stan zdrowia człowieka i zwierząt,
 spożyte wywierają korzystny efekt w jamie ustnej, bądź w przewodzie
pokarmowym (podawane jako dodatki do żywności lub preparaty farmaceutyczne), w
górnych drogach oddechowych (stosowane w postaci aerozoli) lub w przewodzie
moczowo-płciowym (preparaty miejscowe).
Przy rozpatrywaniu potencjalnie prozdrowotnych właściwości preparatów
probiotycznych i produktów fermentowanych z udziałem mikroflory jelitowej należy
uwzględnić, że produkt musi zawierać dostateczną liczbę żywych i aktywnych komórek
w chwili spożycia, minimalnie 106 komórek/ml produktu.
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 mikroflorę. Bakterie probiotyczne
muszą być odporne na niskie pH soku żołądkowego i na sole żółci.
__________________________________________________________________________________________
KATEDRA TECHNOLOGII FERMENTACJI I MIKROBIOLOGII TECHNICZNEJ
http://www.ar.krakow.pl/tz/ktfimt/
1
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
Do drobnoustrojów o udokumentowanych cechach probiotycznych zalicza się
głównie bakterie kwasu mlekowego, np. Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei,
Lactobacillus paracasei, bakterie z rodzaju Bifidobacterium. Jako preparaty farmaceutyczne
bądź suplementy do pasz dla zwierząt na rynku są dostępne także liczne „niemlekowe”
szczepy np. Bacillus cereus (“toyoi”), B. clausii, B. pumilis, Escherichia coli (Nissle),
Propionibacterium freudenreichii, P. jensenii, P. acidopropionici, P. thoenii oraz
Saccharomyces cerevisiae (“boulardii”).
Z wykorzystaniem tych szczepów produkuje się napoje fermentowane typu „bio”, np.
bio-jogurty. Popularnym napojem jest także tzw. mleko acidofilne czy słodkie mleko
bifidusowe. Wytwarza się je poprzez schłodzenie mleka (do 4C lub niżej), zaszczepienie
kulturami bakterii Lactobacillus acidophilus i/lub Bifidobacterium bifidum, opakowanie
i przechowywanie w temperaturze 4C aż do spożycia. Zapobiega to fermentacji i mleko
zachowuje swój słodki smak.
Lactobacillus casei
Lactobacillus acidophilus
Bifidobacterium
Bifidobacterium sp.
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus sake
Bakterie kwasu mlekowego (LAB)
Bakterie kwasu mlekowego (LAB z ang. lactic acid bacteria), inaczej bakterie
fermentacji mlekowej, to niejednorodna grupa mikroorganizmów, które przeprowadzają
beztlenową fermentację mlekową. Różnią się kształtem, tolerancją na pH, optymalną
temperaturą, środowiskiem bytowania i sposobem metabolizowania cukrów. Zależnie od
__________________________________________________________________________________________
2
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
gatunku bakterie fermentacji mlekowej produkują od 0,6 do 3% kwasu mlekowego. Kwas
mlekowy wykazuje właściwości konserwujące. Zaliczamy tutaj gramdodatnie:
 regularne, nie przetrwalnikujące pałeczki: Lactobacillus
 ziarniaki : Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus
SYSTEMATYKA (WG SYSTEMA NATURAE 2000)
Królestwo: Bakterie (Bacteria)
Typ: Firmicutes
Klasa: Bacilli
Rząd: Lactobacillales
Rodzina: Lactobacillaceae
Rodzaj: Lactobacillus
Rodzaj: Pediococcus
Rodzina: Leuconostocaceae
Rodzaj: Leuconostoc
Rodzaj: Oenococcus
Rodzina: Streptococcaceae
Rodzaj: Streptococcus
Rodzaj: Lactococcus
Ze względu na podobne wykorzystanie i podobieństwo prowadzonych procesów coraz
częściej do bakterii fermentacji mlekowej zaliczane są również nieregularne, nie
przetrwalnikujące pałeczki Bifidobacterium (beztlenowce).
Cechy charakterystyczne LAB

grupa silnie zróżnicowana morfologicznie (pałeczki, laseczki, formy kuliste),

nie wytwarzają przetrwalników,

są to bakterie gramdodatnie,

są beztlenowcami (zwykle względnymi, choć Bifidobacterium jest bardzo wrażliwe na
tlen),

mają zdolność rozkładu laktozy do kwasu mlekowego (który wykazuje właściwości
konserwujące),
__________________________________________________________________________________________
3
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________

nie wytwarzają katalazy,

nie redukują azotanów,

do swojego wzrostu wymagają adeniny, tyminy i hipoksantyny.
Bakterie fermentacji mlekowej często dzieli się ze względu na optimum temperaturowe
i intensywność kwaszenia:
 gatunki mezofilne (20-28C) produkują do ok. 1,5% kwasu
mlekowego,
Lactobacillus
przedstawicielami
casei,
są:
Lactobacillus
Lactococcus
lactis,
plantarum,
rodzaj
Leuconostoc,
Streptococcus thermophilus
 gatunki termofilne (40-45C) wytwarzają do 3% kwasu
mlekowego, np. Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus thermophilus.
Fermentacja mlekowa jest procesem przemiany cukrów do produktów końcowych,
wśród których dominuje kwas mlekowy. Pozostałe produkty to: kwas octowy, aldehyd
octowy, etanol, CO2, acetoina, diacetyl, butanodiol. Ze względu na szlaki przemian cukrów
klasyfikuje bakterie mlekowe na:
 homofermentatywne,
 heterofermentatywne.
HOMOFERMENTACJA MLEKOWA
Jest to proces przemiany glukozy w szlaku EMP (rys. 1.), w wyniku którego
tworzone są 2 cząsteczki pirogronianu. Powstały kwas pirogronowy pod wpływem
dehydrogenazy mleczanowej i w obecności NADH podlega redukcji do kwasu
mlekowego. Niewielka część pirogronianu ulega dekarboksylacji i powstają uboczne
metabolity węglowe i CO2.
__________________________________________________________________________________________
4
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
 Typowymi przedstawicielami są: Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii
Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus.
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus delbrueckii
Rys. 1. Homofermentacja glukozy
Podczas hodowli bakterii mlekowych w mleku podstawowym substratem fermentacji jest
laktoza.
 Wolna laktoza (u bakterii termofilnych) hydrolizowana jest wewnątrz komórki do
glukozy i galaktozy (-galaktozydaza); glukoza wchodzi w szlak glikolityczny (EMP)
__________________________________________________________________________________________
5
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
bezpośrednio, galaktoza jest przekształcana w ufosforylowaną glukozę w szlaku Leloira.
Laktoza do komórki jest transportowana przez zależną od ATP permeazę laktozową
zlokalizowaną w błonie cytoplazmatycznej.
 Transport laktozy do wnętrza bakterii mezofilnych odbywa się z jednoczesną jej
fosforylacją przez fosfotransferazę (PTF), z udziałem fosfoenolopirogronianu (PEP).
Ufosforylowana laktoza jest hydrolizowana przez fosfo--galaktozydazę do glukozy i
galaktozo-6-fosforanu, który następnie jest przekształcany do fosfodihydroksyacetonu i
aldehydu trifosfoglicerynowego (szlak tagatozowy) i w takiej postaci są włączane do
szlaku EMP (rys. 2.).
Rys. 2. Homofermentatywna przemiana laktozy przez bakterie fermentacji mlekowej
HETEROFERMENTACJA MLEKOWA
Jest procesem przemiany glukozy w szlaku fosfoketolazy pentozowej, który jest
odgałęzieniem cyklu heksozomonofosforanowego (HMP). W wyniku tych przemian z 1
mola glukozy powstaje 1 mol kwasu mlekowego, 1 mol kwasu octowego (warunki tlenowe)
lub etanolu (warunki beztlenowe) oraz 1 mol CO2 (rys. 3.). Heterofermentatywne bakterie
pobierają laktozę ze środowiska za pomocą systemu PEP/PTS z jednoczesną jej fosforylacją.
__________________________________________________________________________________________
6
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
 Typowymi przedstawicielami są: Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum oraz
bakterie z rodzaju Leuconostoc.
Rys. 3. Heterofermentacja glukozy (szlak fosfoketolazy pentozowej)
Rys. 4. Heterofermentatywna przemiana laktozy przez bakterie fermentacji mlekowej
__________________________________________________________________________________________
7
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
Lotne metabolity fermentacji mlekowej
Bakterie mlekowe oprócz kwasu mlekowego produkują wiele związków nadających
wyrobom fermentowanym specyficzny aromat. Do najważniejszych lotnych związków
tworzonych przez bakterie fermentacji mlekowej należą:
• diacetyl,
• aldehyd octowy,
• kwas octowy,
• alkohol etylowy,
• w mniejszych ilościach kwasy lotne (propionowy, mrówkowy), lotne kwasy
tłuszczowe, alkohole, aceton i estry.
Diacetyl
Jest to diketon (CH3COCOCH3), o temperaturze wrzenia 88°C, daje orzechowy aromat. W
wyrobach fermentowanych typu wino, piwo czy fermentowane wędliny uważa się go za
składnik niekorzystny, natomiast jest podstawowym i pożądanym składnikiem aromatu
masła, śmietany, mlecznych napojów fermentowanych i serów twarogowych. W
produktach mlecznych jest tworzony przez Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis (do
10 mg/dm3) oraz Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris (do 5 mg/dm3). Diacetyl jest
produkowany z pirogronianu powstającego w wyniku fermentacji cytrynianów (rys. 5.), stąd
poziom diacetylu zależy od zawartości cytrynianów w mleku. Mleko zawiera średnio 0,2%
cytrynianu. Przy pH poniżej 5,0 wykorzystanie cytrynianu jest niskie.
Rys. 5. Biosynteza diacetylu przez bakterie fermentacji mlekowej
__________________________________________________________________________________________
8
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
Aldehyd octowy
Bardzo lotny związek, o temperaturze wrzenia 20°C, wyczuwalny już w stężeniu 0,4 mg/dm3.
Istotny składnik aromatu produktów mleczarskich, niepożądany w maśle, śmietanie i serach
(posmak trawiasty), niezbędny w jogurtach (typowy aromat to 10-15 mg aldehydu/kg).
Aldehyd octowy powstaje w wyniku metabolizmu glukozy, laktozy, kwasów nukleinowych
i treoniny. Gatunki: Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.
Lactobacillus delbrueckii
ssp. bulgaricus
Etanol
Charakterystyczny składnik napojów mlecznych typu kefir czy kumys, jednak powstaje w
nich głównie w wyniku fermentacji laktozy przez drożdże.
Rodzaj Lactobacillus
Do rodzaju Lactobacillus należy ok. 110 gatunków,
występujących pospolicie na roślinach, błonach śluzowych i
w mleku. Tworzą komórki proste o długości kilku mm,
pojedyncze lub w łańcuszkach, nieruchliwe, gramdodatnie,
katalazoujemne, względnie beztlenowe; lepiej rosną w
atmosferze wzbogaconej w 10% CO2. Zależnie od gatunku
zdolne do wzrostu w zakresie temperatur od 10 do 55°C
L. casei
Najważniejsze gatunki: L. acidophilus, L. amylovorus, L. casei, L. crispatus, L. gasseri, L.
paracasei, L. plantarum, L. reuteri, L. rhamnosus.
__________________________________________________________________________________________
9
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
Najważniejsze priobiotyczne szczepy o znaczeniu przemysłowym i
przypisywane im właściwości zdrowotne
Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53013)
Kolonizacja przewodu pokarmowego, obniżenie aktywności
enzymów
fekalnych, ochrona przed biegunkami po
antybiotykoterapii, leczenie i zapobieganie biegunkom
rotawirusowym,
leczenie
powracających
biegunek
spowodowanych przez Clostridium difficile, ochrona przed
ostrymi biegunkami, leczenie choroby Crohna i dziecięcego
artretyzmu reumatoidalnego, właściwości antagonistyczne w
stosunku do bakterii wywołujących próchnicę zębów.
Lactobacillus casei Shirota
Ochrona przed zaburzeniami jelitowymi, leczenie biegunek
rotawirusowych, utrzymywanie w
równowadze mikroflory
jelitowej, obniżanie aktywności enzymów fekalnych, ochrona przed
mutagenami pokarmowymi, pozytywne efekty w leczeniu raka
pęcherza moczowego,wspomaganie układu odpornościowego we
wczesnych stadiach raka okrężnicy, brak wpływu na system
immunologiczny zdrowych osobników, leczenie obstrukcji.
Lactobacillus acidophilus NCFB 1748
Obniżanie aktywności enzymów fekalnych, zapobieganie biegunkom
po radioterapii, leczenie obstrukcji.
Lactobacillus casei Defensis DN 114 001
Stymulacja układu odpornościowego, zapobieganie i leczenie infekcji
jelitowych, zmniejszenie częstości i skrócenie czasu trwania ostrych
biegunek u dzieci, dobra przeżywalność w żołądku i dwunastnicy.
Bifidobacterium animalis DN 173 010
Wysoka przeżywalność w żołądku i dwunastnicy. Pozytywne efekty w
skróceniu pasażu jelitowego pokarmu, szczególnie u osób starszych.
__________________________________________________________________________________________
10
Ćwiczenie 2
___________________________________________________________________________
Lactobacillus Johnsonie (La1) (NCC533)
Adherencja do komórek ludzkiego jelita, stymulacja układu odpornościowego,
pozytywne efekty w leczeniu nieżytów przewodu pokarmowego, antagonizm w
stosunku do Helicobacter pylori.
Bifidobacterium breve Yakult
Ochrona przed mutagenami pokarmowymi, utrzymanie w równowadze
mikroflory jelitowej, ochrona przed biegunkami.
Lactobacillus acidophilus NCFM
Obniżenie aktywności enzymów fekalnych, wysoka aktywność
-galaktozydazy, dobra przeżywalność w przewodzie pokarmowym
Lactobacillus acidophilus LA-5
LA-5® jest szczepem Lactobacillus acidophilus pochodzącym z kolekcji
czystych kultur Chr. Hansen's. Od 1979 roku szczep jest stosowany jako
dodatek do żywności i jak dotąd nie zaobserwowano działań ubocznych.
LA-5 wywiera pozytywny wpływ na zdrowie przewodu pokarmowego.
Badania potwierdzają, że LA-5® poprawia funkcjonowanie jelita,
łagodzi zaparcia, poprawia właściwości kału i mikroflory, przywraca mikroflorę jelitową po
kuracji antybiotykowej, może zmniejszać ryzyko biegunek podróżnych
__________________________________________________________________________________________
11

cwiczenie II teoria

Transkrypt

Podobne dokumenty

Osłonka Derma x 10 sasz - Apteka Internetowa Tanie

Latopic x 30 sasz - Apteka Internetowa Tanie

VIVOMIXX VSL#S 10 kaps. (ODBIÓR OSOBISTY )

Pobierz ulotkę

Miliardy Twoich sojuszników

Compliflora femina x 10 kaps - Tanie

Latopic x 10 sasz - Apteka Internetowa AptekaOTC.pl

Ulotka LacidoForte do ściągnięcia.