LNÍ VLASTNOSTI ENÍ ANTIMIKROBIÁLN ČESKÁ REPUBLIKA. CHUMCHALOVÁ J. a PLOCKOVÁ M. Ústav technologie mléka a tuků

Transkript

1 ANTIMIKROBIÁLN LNÍ VLASTNOSTI BAKTERIÍ MLÉČNÉHO KVAŠEN ENÍ CHUMCHALOVÁ J. a PLOCKOVÁ M. Ústav technologie mléka a tuků ČESKÁ REPUBLIKA

2 OBSAH Charakterizace bakterie mléčného kvašení (BMK) Organické kyseliny Ostatní nízkomolekulární látky Bakteriociny Aplikace BMK a jejich metabolitů do potravin

3 RODY BAKTERIÍ MLÉČNÉHO KVAŠENÍ BMK používané při výrobě potravin Lactococcus Streptococcus Enterococcus Leuconostoc Pediococcus Carnobacterium Lactobacillus ostatní BMK Aerococcus Alloicoccus Dolosigranulum Erysipelothrix Gemella Globigatella Lactosphaera Oenococcus Tetragenococcus Vagococcus Weissella Streptococcus thermophilus Lactobacillus casei subsp. casei

4 BAKTERIE MLÉČNÉHO KVAŠENÍ Charakterizace Grampositivní Katalasanegativní Nesporulující tyčinky nebo koky Náročné na živiny Tolerující kyselé prostředí Aerotolerantní Striktně fermentativní - kyselina mléčná - hlavní produkt fermentace sacharidů Výskyt Prostředí bohaté na živiny např. různé potraviny Součást přirozené mikroflóry úst, intestina a vagíny savců

5 HLAVNÍ FUNKCE BMK Technologická schopnost fermentovat substrát a dodávat potravině nebo krmivu typický charakter. Protektivní prodloužení doby použitelnosti produktu a zvýšení jeho bezpečnosti Probiotická zlepšení kvality života lidí a zvířat

6 ORGANICKÉ KYSELINY K. mléčná Hnilobné bakterie a Gramnegativní bakterie, některé plísně K. octová Hnilobné bakterie, klostridie, některé kvasinky a plísně K. benzoová Bakterie, kvasinky a plísně Mastné kyseliny (např. kapronová, máselná a n-valerová) Bakterie a plísně K. fenylmléčná Plísně a p-hydroxyfenylmléčná

7 NÍZKOMOLEKULÁRNÍ METABOLITY Peroxid vodíku Patogeny a mikroorganismy způsobující kažení (Staphylococcus aureus, Pseudomonas sp.) - laktoperoxidasový Patogeny a bakterie způsobující systém s H 2 O 2 kažení (mléko a mléčné produkty) Diacetyl Reuterin (3-OH-propionaldehyd) Reutericyklin Bakterie, kvasinky Široké spektrum bakterií, kvasinek a plísní Grampozitivní bakterie (Staphylococcus aureus) Zdroj: Holzapfel et al. (1995), Messens and De Vuyst, 2002)

8 BAKTERIOCINY 1925 První bakteriocin - Colicin V (Escherichia coli) 1928 První bakteriocin produkovaný BMK Nisin (Lactococcus lactis subsp. lactis) N group of streptococci Inhibitory Substance Definice bakteriocinů Bílkovinný charakter Odolnost produkčních buněk vůči bakteriocinu

9 BAKTERIOCINY I) LANTIBIOTIKA < 5 kda, speciální aminokyseliny s disulfidovými můstky IA) Protáhlé peptidy Nisin IB) Globulární peptidy Mersacidin II) MALÉ TEPELNĚ ODOLNÉ PEPTIDY < 10 kda, o C 15 min IIA) Listeria-aktivní peptidy Kurvacin IIB) Peptidy s cysteinovými zbytky Laktococcin B IIC) Dvoupeptidové bakteriociny Plantaricin EF a JK IID) Ostatní atypické peptidy III) VELKÉ TEPELNĚ LABILNÍ PROTEINY Helveticin J >30 kda, < 60 o C 15 min IV) KOMPLEXNÍ BAKTERIOCINY Plantaricin S proteinové a lipidické nebo sacharidické jednotky

10 VLASTNOSTI BAKTERIOCINŮ Aktivitní spektrum Úzké Široké Biochemickévlastnosti Citlivost k enzymům Odolnost vůči tepelnému ošetření Odolnost vůči kyselému a neutrálnímu ph Elektronová mikrofotografie bakteriocinu Laktacin F Globulární struktura Molekulová hmotnost Vysoká < 10 kda Nízká > 30 kda Struktura Globulární Kruhová Podobná fágu Zdroj: Muriana and Klaenhammer (1991)

11 PŮSOBENÍ BAKTERIOCINU NA BUŇKY 1. Vazba na membránu 2. Vložení 3. Tvorba poru 4. Únik buněčného materiálu Barelový model Působení plantaricinu SIK-83 na L. plantarum Zdroj: Ojcius and Yang (1991) Andersson et al. (1988)

12 APLIKACE KULTUR A JEJICH ANTIMIKROBIÁLNÍCH METABOLITŮ DO POTRAVIN Důvody prodloužení doby použitelnosti a bezpečnosti potravin minimální ošetření potravin potraviny prosté chemických konzervačních látek zlepšení senzorických vlastností potraviny Strategie pro aplikaci produkční čistá kultura metabolit (izolovaný, částečně izolovaný) samostatně kombinace

13 VLASTNOSTI POŽADOVANÉ PRO PŘÍRODNÍ KONZERVAČNÍ PROSTŘEDEK Jednoduše aplikovatelný do potravin Bezpečný pro lidskou konsumaci Ekonomicky dostupný Stabilní během technologického zpracování a skladování Bez efektu na organoleptické vlastnosti potraviny Účinný při nízkých koncentracích

14 VÝVOJ DO BUDOUCNOSTI 1. Selekce nových kmenů s antimikrobiálními vlastnostmi 2. Dosažení efektivnější produkce metabolitů a jejich stability 3. Rozšíření aktivního spektra kombinací metabolitů s potravinářskými aditivy 4. Klonování genů kódujících produkci metabolitů a imunitu vůči nim PODĚKOVÁNÍ Práce byla podpořena grantem č. CEZ: J19/98: