Probiotika v mléčných výrobcích Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Probiotika v mléčných výrobcích Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Libor Kalhotka, Ph.D. Vypracovala: Barbora Nedělová Brno 2013 1

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Probiotika v mléčných výrobcích vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis studenta.

Poděkování Touto cestou bych ráda poděkovala Ing. Liboru Kalhotkovi, Ph.D. za odbornou pomoc, cenné rady, trpělivost a čas, který mi věnoval při psaní této bakalářské práce. Mé poděkování patří také celému Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin za poskytnuté rady a pomoc při mikrobiologických rozborech. 3

Abstrakt Teoretická část bakalářská práce s názvem Probiotika v mléčných výrobcích je zaměřená na charakteristiku probiotických mikroorganismů rodu Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus a výskyt těchto prospěšných bakterií ve fermentovaných mléčných výrobcích. Popisuje vlastnosti a požadavky na probiotika, jejich působení v trávicím traktu a vliv na pohodu a zdravotní stav člověka. Charakterizuje fermentované mléčné výrobky obsahující různé kultury a výše uvedené probiotické mikroorganismy, vysvětluje technologický postup výroby těchto výrobků, jejich dieteticko-léčebné účinky na lidský organismus a nutriční hodnotu výrobků. Praktická část je věnována mikrobiálnímu stanovení bifidobakterií a bakterií mléčného kvašení v jogurtech, které jsou dostupné na českém trhu. Klíčová slova: probiotické mikroorganismy, mikroflóra, zakysané mléčné výrobky Abstract The theoretical part of the bachelor thesis entitled Probiotics in dairy products focuses on featuring the probiotic organisms of Lactobacillus, Lactococcus, Bifidobacterium, Streptococcus, Enterococcus a genera and the existence of these beneficial bacteria in fermented dairy products. It describes characteristics and requirements for probiotics, their activity in the human gastrointestinal tract and their impact on human health and feeling of comfort. It features fermented dairy products containing various cultures and the above mentioned probiotic microorganisms; it explains the technological procedure how these products are manufactured, their dietetic and curative effects on human organism and nutritional values of the products. The practical part is aimed at microbial determination of Bifidobacterium and the bacteria of lactic acid fermentation in the yoghurts which are available on the Czech market. Key words: probiotic microorganisms, flora, fermented milk products 4

OBSAH 1 ÚVOD... 8 2 CÍL PRÁCE... 9 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED... 10 3.1 Probiotika, prebotika, synbiotika... 10 3.1.1 Probiotika... 10 3.1.2 Prebiotika... 10 3.1.3 Synbiotika... 10 3.2 Gastrointestinální trakt... 11 3.2 1 Střevní mikroflóra... 11 3.2.2 Složení střevní mikroflóry... 11 3.2.3 Mikroflóra tlustého střeva... 11 3.3 Působení a účinky prebiotik... 11 3.4 Požadavky na probiotika a jejich vlastnosti... 12 3.5 Účinek probiotických mikroorganismů na lidské zdraví... 13 3.5.1 Imunitní systém... 13 3.5.2 Idiopatická zánětlivá střevní onemocnění... 14 3.5.2.1 Ulcerózní kolitida... 14 3.5.2.2 Crohnova nemoc... 14 3.5.3 Laktózová intolerance... 15 3.6 Mechanizmy možného působení probiotik... 15 3.7 Charakteristika probiotických mikroorganismů... 16 3.7.1 Rod Lactobacillus... 17 3.7.2 Rod Lactococcus... 17 3.7.3 Rod Streptococcus... 18 3.7.4 Rod Bifidobacterium... 19 5

3.7.5 Rod Enterococcus... 20 3.7.6 Escherichia coli... 20 3.8 Fermentované mléčné výrobky... 21 3.8.1 Výroba fermentovaných mléčných výrobků... 23 3.8.2 Mléko... 23 3.8.2.1 Požadavky na mléko k výrobě fermentovaných mléčných výrobků... 23 3.8.3 Princip výroby fermentovaných mléčných výrobků... 23 3.9 Fermentované mléčné výrobky s probiotickými mikroorganismy... 26 3.9.1 Fermentované výrobky s mezofilními kulturami... 27 3.9.2 Fermentované výrobky s termofilními kulturami... 28 3.9.3 Fermentované výrobky s doplňujícími mikroorganismy... 28 3.9.4 Fermentované mléčné výrobky s bakteriální a kvasinkovou kulturou... 29 3.10 Nutriční hodnota fermentovaných mléčných výrobků... 30 3.11 Dieteticko-léčebné účinky fermentovaných mléčných výrobků... 30 4 MATERIÁL A METODIKA... 32 4.1 Odběr a příprava vzorků... 37 4.2 Očkování vzorků... 37 4.3 Živné média... 37 4.4 Kultivace... 39 4.4.1 Bifidobakterie... 39 4.4.2 Bakterie mléčného kvašení... 39 4.5 Výpočet... 39 5 VÝSLEDKY A DISKUZE... 40 6 ZÁVĚR... 45 6

7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 47 8 SEZNAM OBRÁZKŮ... 51 9 SEZNAM TABULEK... 51 7

1 ÚVOD Blahodárný vliv probiotik na lidské zdraví je v dnešní době již jednoznačně prokázán. Stále se však objevují další důkazy z laboratorních výzkumů, že jedním z mnoha způsobů jak se dožít vysokého věku, je pravidelná konzumace probiotických potravin. Potraviny s obsahem probiotických mikroorganismů, mezi které patří hlavně kysané mléčné výrobky, patří mezi nejstarší funkční potraviny na světě. Probiotické jogurty, kefír a acidofilní mléka se zařazují k nejvhodnějším složkám stravy, jelikož pomáhají harmonizovat funkci střev a mají řadu dalších pozitivních účinků. Funkční potraviny se zařazují mezi běžné potraviny, ale mají svůj původ v tom, že se od nich očekává plnění určité funkce v lidské výživě. U funkčních potravin je kladen důraz na fyziologickou funkci a mohou se také označit jako 3. generace zdravých potravin. Dle platné definice může být potravina považována za funkční, pokud byl dostatečně prokázán její příznivý vliv na jednu nebo více tělesných funkcí kromě přiměřených výživových účinků na zdravotní stav nebo snížení rizika onemocnění (KOUHOUT, 2010). Vzhledem k dnešnímu uspěchanému životnímu stylu a k dalším faktorům týkajících se charakteru stravování, užívání léků a různých onemocnění by se měly funkční potraviny stát součástí každodenního stravování veškeré populace. Mnoho lidí se stravuje v jídelnách, bufetech a různých občerstveních, trpí nedostatkem spánku, stresem, vysokým krevním tlakem, poruchami trávicího ústrojí a ani nedbá na pravidelný pohyb a správný pitný režim. Tato fakta mají negativní dopad na zdraví, zejména na složení a funkci střevní mikroflóry. Trh dnes nabízí celou řadu funkčních potravin a spotřebitel je nakupuje, aniž by o tom někdy věděl. Ve vlastním zájmu každého z nás je tedy cíleně vyhledávat a konzumovat potraviny s obsahem probiotik, které obnovují složení střevní mikroflóry, a tím příznivě ovlivňují obrannou reakci organismu. 8

2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce bylo: 1. Zpracovat literární rešerši, v níž budou shrnuty poznatky o probiotických bakteriích. 2. Popsat vliv probiotických mikroorganismů na lidské zdraví. 3. Zpracovat přehled mléčných výrobků s probiotiky na českém trhu. 4. Experimentálně stanovit počty mikroorganismů ve vybraných mléčných výrobcích. 9

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Probiotika, prebotika, synbiotika 3.1.1 Probiotika Probiotika jsou definována jako živé organismy, které blahodárně působí na zdraví a pohodu hostitele tím, že zlepšují rovnováhu střevní mikroflóry (TAMINE, 2005). Doslovně tento termín znamená pro život. Je odvozen z řečtiny, případně z latiny a řečtiny - pro = příznivý, bios = život (PETR, 2006). Poprvé se potraviny s obsahem probiotických mikroorganismů objevily v Japonsku v roce 1920 a v dnešní době se na trhu nabízí celá řada probiotických potravin, včetně pestré nabídky fermentovaných mléčných výrobků (TAMINE, 2005). Dále se probiotika na trhu objevují jako léčiva, jako součást funkčních potravin nebo doplňků stravy, ale i jako součást krmiv hospodářských zvířat pro prevenci gastrointestinálních infekcí. Nejčastěji jsou v této souvislosti sledovány rody Lactobacillus a Bifidobacterium, méně pak druhy Enterococcus faecium, Escherichia coli a Saccharomyces cerevisiae var. boulardii (HORÁČKOVÁ, 2010). 3.1.2 Prebiotika Gibson je definoval jako nestravitelné potravní doplňky, které pozitivně ovlivňují hostitele selektivní stimulací růstu, anebo aktivity jednoho či více probiotických mikroorganismů v tlustém střevě tak, že zlepšují zdraví člověka (KADLEC, 2002). Prebiotika s bifidogenním účinkem se podle chemického složení dělí na následující skupiny: fruktooligosacharidy a inulin, laktulóza, galaktooligosacharidy a sójové oligosacharidy, izomaltooligosacharidy, xyloologosacharidy (VLKOVÁ a kol., 2009) 3.1.3 Synbiotika Synbiotika vznikají spojením probiotik a prebiotik. Synbiotikum, které se definuje jako směs probiotik a prebiotik, pozitivně ovlivňuje hostitele tím, že zlepšuje přežití živých dietetických doplňků v gastrointestinálním traktu, a to tak, že selektivně stimuluje nebo aktivuje metabolismus bakterií podporujících zdraví (KVASNIČKOVÁ, 2000). Jde o to, že vhodná bakterie má k dispozici substrát, který bude moci selektivně fermentovat v tlustém střevě a tím se zvyšuje její šance prosadit se v konkurenci s přirozenou mikroflórou (ŠUSTOVÁ, 2012). 10

3.2 Gastrointestinální trakt 3.2 1 Střevní mikroflóra Střevní mikroflóra je unikátní systém mikroorganismů, který obsahuje okolo 100 trilionů bakterií s metabolickou aktivitou odpovídající aktivitě jater. Tento unikátní orgán se vytváří ihned po narození v závislosti na průběhu porodu, je modulovou dietní intervencí a především záleží na tom, zda je dítě kojeno nebo není (KOHOUT, 2009). Střevní mikroflóra se během života mění a je důležitým faktorem, který ovlivňuje zdraví člověka. 3.2.2 Složení střevní mikroflóry Složení střevní mikroflóry je zásadně ovlivňováno způsobem výživy. U kojených novorozenců se intestinální mikroflóra skládá z 90 % z bifidobakterií a laktobacilů. Díky látkám obsaženým v mateřském mléce převažuje obsah bifidobakterií. Tyto látky působí selektivně příznivě na jejich růst tzv. bifidogenní faktor. Tento faktor je v mateřském mléce tvořen oligosacharidy odvozenými od laktózy a glykoproteinů. U uměle živených novorozenců se vyvíjí střevní mikroflóra obsahující kromě bifidobakterií, také enterobakterie, enterokoky a klostridia. Počáteční vývoj složení mikroflóry může být klíčový v udržování běžných funkcí střevní bariéry (ANDĚL, 2010). S postupujícím věkem se počet probiotických bakterií snižuje. Ve střevě starých lidí se skoro nevyskytují a převahu zde mají různé druhy neprospěšných a škodlivých bakterií, mezi které patří hnilobné bakterie produkující toxické látky (amoniak, sirovodík). Tyto látky postupně poškozují organismus hostitele. Negativní vliv na změnu střevní mikroflóry mají potraviny uměle upravované přísadami a konzervačními prostředky a zdevastované životní prostředí (FERENČÍK, 2005). 3.2.3 Mikroflóra tlustého střeva V tlustém střevě je největší podíl mikroorganismů. Střevo dospělého člověka obsahuje 1 1,5 kg mikroorganismů, z toho 500 druhů různých bakterií, které při udržování fyziologické homeostázy organismu hostitele a při zpracování potravy plní významné funkce (FERENČÍK, 2005). 3.3 Působení a účinky prebiotik Potravinářské přísady fungující jako prebiotika mají procházet horní částí gastrointestinálního traktu v nezměněné podobě, nemohou se zde hydrolyzovat ani 11

absorbovat. Mají sloužit určitým bakteriím tlustého střeva jako selektivní substrát vedoucí ke zvýšení metabolické aktivity těchto bakterií a také k podpoře jejich růstu. Mají celkově pozitivní vliv na zdraví a celkovou pohodu konzumenta pokud jsou konzumovány pravidelně v dostatečném množství. Jejich pozitivním účinkem je snížení energetického příjmu potravy, jelikož se prebiotika nevstřebávají v tenkém střevě, ale až v tlustém střevě. Díky tomu podléhají fermentaci na těkavé mastné kyseliny, které mají nízkou energetickou hodnotu. Pravidelnou konzumací prebiotik se zvětšuje objem stolice, a tím se snižuje výskyt zácpy (VLKOVÁ a kol., 2009). 3.4 Požadavky na probiotika a jejich vlastnosti Probiotické mikroorganismy musí vedle prokázaného pozitivního vlivu na zdravotní stav člověka splňovat i některé další požadavky, mají-li se stát skutečnými pomocníky pro střevní mikroflóru (NEVORAL, 2005). Mikrobiologické požadavky možnost přesného taxonomického zařazení, humánní původ, netoxické a nepatogenní, geneticky stabilní, schopnost přežívat, růst a být metabolicky aktivní v trávicím ústrojí příjemce, potenciálně rezistentní proti antimikrobiálním substancím původní mikroflóry příjemce, rezistentní proti žaludeční kyselině a žlučovým kyselinám. Průmyslové požadavky stabilita žádaných vlastností během výroby, transportu a skladování, příznivé organoleptické vlastnosti (NEVORAL, 2008). Prospěšnost pro zdraví schopnost kolonizace a adherence, antagonistický vliv na patogenní flóru, schopnost tvorby antimikrobiálních substancí, schopnost imunomodulace, měřitelná a klinicky dokumentovatelná užitečnost pro zdraví příjemce (NEVORAL, 2005). 12

Vlastnosti probiotik kompetice s patogeny o epiteliální adhezi, tvorba bakteriostatických a baktericidních peptidů, regulace funkce střevní bariéry a mikrobiální translokace, modulace funkce střevních epitelů a dendritických buněk, ovlivnění imunity, zábrana přemnožení patogenů, stimulace eliminace toxinů, tvorba steroidů z cholesterolu, ovlivnění sekrece hlenu, vstřebávání, průtoku krve útrobami (KOUHOUT, 2010). 3.5 Účinek probiotických mikroorganismů na lidské zdraví Probiotika se uplatňují nejen v trávicím traktu, ale také v horních částech dýchacích cest či v urogenitálním systému. Mají pozitivní vliv na lidské zdraví a stabilizují střevní mikroflóru pomocí antimikrobiálních látek. Tvorbou protilátek posilují imunitu a navíc snižují hladinu sérového cholesterolu. Působí pozitivně při osteoporóze a usnadňují vstřebávání vápníku. Pravidelný příjem probiotik má velice dobrý vliv na projevy potravinových alergií, atopických ekzémů nebo chronických onemocnění střev (LACMANOVÁ a kol.). 3.5.1 Imunitní systém Za posledních pár let došlo k výraznému pokroku ve výzkumu probiotik, jehož cílem je zejména vysvětlit mechanizmus jejich účinku. Různé studie odhalují geny a proteiny podílející se na adaptaci probiotik v těle hostitele. Studie na buněčných kulturách a zvířecích modelech potvrzují nezastupitelnou úlohu probiotik při vývoji střeva, výživě, udržení mikrobiální rovnováhy, jejich cytoprotektivní efekt, bariérovou funkci a roli v oblasti přirozené imunity či zánětu (WEB 1, 2010). Imunitní systém je základní homeostatický mechanismus organismu, jehož hlavní funkcí je udržování integrity organismu. Dokáže rozpoznat škodlivé od neškodného a ochránit organismus proti škodlivinám exogenního i endogenního původu (HOŘEJŠÍ a kol., 1998). Jedná se o složitou síť buněk, tkání, molekul a jejich vzájemných interakcí, které se vytvořily v průběhu fylogenetického vývoje organismu. Imunitní systém není tvořen přesně ohraničenou anatomickou strukturou a tím se liší od ostatních 13

systémů jako je dýchací, kardiovaskulární apod. Jedná se o difúzní orgán, který tvoří buňky obíhající v krvi a lymfě nebo usazené v lymfatických orgánech (FERENČÍK, 2005). 3.5.2 Idiopatická zánětlivá střevní onemocnění Jedná se o zánětlivá onemocnění, která postihují gastrointestinální trakt. Doposud není jasné, zda se jedná o dvě různá onemocnění, anebo o jedno onemocnění s různými chorobnými příznaky, ale přepokládá se, že na vzniku zánětlivého onemocnění má podíl autoimunitní reakce (FERENČÍK, 2005). 3.5.2.1 Ulcerózní kolitida Jde o zánětlivé onemocnění tlustého střeva s typickou tvorbou defektů na střevní sliznici. Příčina tohoto onemocnění není známá, ale na tvorbě chronického zánětu mají podíl imunopatologické mechanismy, včetně autoprotilátek proti různým antigenům neutrofilů (FERENČÍK, 2005). 3.5.2.2 Crohnova nemoc Crohnova nemoc je chronické zánětlivé střevní onemocnění, které postihuje jak tenké, tak i tlusté střevo a další úseky trávicí trubice. Zánětlivé změny jsou segmentální a postihují všechny vrstvy střevní stěny. Příčiny vzniku této nemoci nejsou známy, ale většinou souvisí se stravou chudou na vlákninu a zeleninu. Nejčastěji postihuje lidi, kteří konzumují ve velkém množství jídla z bufetu a různých občerstvení (PAMPLONA, 2005). Mezi hlavní příznaky této nemoci patří průjem, bolesti břicha a úbytek na váze. Prvotní projevy nemoci nebývají dramatické, pacient si může stěžovat na neurčité bolesti břicha a průjem po dobu několika měsíců. Průjem je závislý na anatomické lokalizaci nemoci, při postižení tlustého střeva se průjem objevuje v 65 90 % případů, při postižení tenkého střeva se vyskytují objemné stolice a u nemocných s postižením rekta jsou málo objemné stolice s naléhavým nucením. Křečovité bolesti břicha se objevují v 70 90 % případů, vyskytují se i po jídle. Člověk postižený Crohnovou chorobou je obvykle bledý, slabý a může mít zvýšenou tělesnou teplotu. Diagnóza se stanovuje na základě klinických, endoskopických, histologických a radiodiagnostických nálezů. Laboratorní nálezy slouží spíše jako pomocné při stanovení léčby. Při léčbě se užívají prozánětlivé léky, které zánět redukují. Většinou se užívají aminosalicyláty, kortikosteroidy, imunosupresiva a antibiotika. Pokud organismus pacienta nereaguje na léky, tak se provádí operační zákrok (LUKÁŠ, 1997). 14

3.5.3 Laktózová intolerance Nesnášenlivost laktózy je považována za normální stav u dospělých savců, včetně většiny dospělých lidí. Intolerance se projevuje ihned po konzumaci určitého množství mléka nebo zmrzliny nadýmáním a průjmem. Důvodem těchto příznaků je nepřítomnost nebo nedostatečná aktivita enzymu laktázy, který rozkládá mléčný cukr - laktózu ve střevě na jednodušší cukry - glukózu a galaktózu. V případě nedostatku laktázy se mléčný cukr ve střevech nestráví a živí se jim přirozené střevní bakterie, které během jeho zpracování produkují plyny CO 2 a H 2. Tyto plyny jsou příčinou nadýmání a průjmů (JAY, 2005). U některých lidí dosahuje intolerance takového stupně, že nemohou konzumovat ani potraviny, do kterých se mléko přidává během výroby nebo vaření. Léčba spočívá pouze v omezení nebo úplném vynechání potravin obsahujících laktózu (ANDĚL, 2010). 3.6 Mechanismy možného působení probiotik Probiotika produkují látky, kterými mohou inhibičně působit na grampozitivní i gramnegativní bakterie. Mezi tyto látky zahrnujeme organické kyseliny, peroxid vodíku a bakteriociny. Působí tak, že snižují počet živých buněk, ovlivňují metabolismus bakterií i produkci toxinů. Některé probiotické kmeny mají schopnost adherovat na střevní epitel, tudíž blokují adhezní místa pro možné patogenní bakterie. Předpokladem je, že probiotické kmeny mohou využívat živiny, které by jinak byly spotřebovány patogenními mikroorganismy. Některá probiotika mají tu schopnost, že umí degradovat receptory pro toxiny na střevní sliznici. Pro preventivní a terapeutické použití probiotik je nezbytná jejich schopnost stimulovat specifickou i nespecifickou imunitu. Mechanismy možného působení probiotik jsou shrnuty v následující tabulce (NEVORAL, 2005). Tab. 1 Mechanismy možného působení probiotik (NEVORAL, 2005) Stabilizace střevní flóry kompeticí s patogenními mikroorganismy o vazebná místa na receptorech a o živiny Produkce mastných kyselin s krátkými řetězci (zvláště kyselina máselná) Pokles ph střevního obsahu Zvýšení rozpustnosti minerálních látek Omezení zpětné resorpce žlučových kyselin Stabilizace střevní slizniční bariéry, úprava střevní permeability Produkce antimikrobiálních substancí Modifikace toxinů a toxinových receptorů Stimulace imunitní odpovědi na patogeny 15

3.7 Charakteristika probiotických mikroorganismů Mikroorganismy používané jako probiotika jsou humánního původu, s jedinou výjimkou, mezi kterou patří kvasinky Saccharomyces boulardii (MAZÁNKOVÁ, KOTÁSKOVÁ, 2011). Hlavním místem působení těchto bakterií je střevo. Tab. 2 Nejčastěji používaná probiotika (NEVORAL, 2005) Laktobacily Grampozitivní koky Lactobacillus acidophilus Lactococcus lactis subsp. cremonis Lactobacillus casei, spec. rhamnosus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus casei Shirota Enterococcus faecium Lactobacillus delbrueckii subsp. bulggaricus Staphylococcus diacetylactis Lactobacillus reuteri Staphylococcus intermedius Lactobacillus brevis Escherichia coli (sérotyp O83:K24:H1) Lactobacillus cellobiosus Bifidobakterie Lactobacillus curvatus Bifidobacterium bifidum Lactobacillus fermentum Bifidobacterium adolescentis Lactobacillus plantarum 299v Bifidobacterium animalis Kvasinkovité mikroorganismy Bifidobacterium infantis Saccharomyces boulardii Bifidobacterium longum Bifidobacterium thermophilum Tyto mikroorganismy můžeme rozdělit do dvou skupin. 1. První skupina zahrnuje bakterie mléčného kvašení. Jedná se o heterogenní skupinu grampozitivních bakterií, jejichž metabolismem vzniká kyselina mléčná. Do této skupiny patří bakterie ze tří rodů: Bifidobacterium, Lactobacillus, a Lactococcus. Ve skupině bakterií mléčného kvašení jsou zahrnuty probiotika, které jsou obecně považovány za bezpečné. Jejich aplikace tedy nepředstavuje žádné riziko pro člověka. 2. Do druhé skupiny zahrnujeme probiotické organismy, které představují nepatogenní izoláty, např. Escherichia coli, Clostridium butyricum, a kvasinku Saccharomyces boulardii. 16

Jedná se o mikrobiální rody, které obsahují i potenciálně patogenní kmeny bakterií (MAZÁNKOVÁ, KOTÁSKOVÁ, 2011). 3.7.1 Rod Lactobacillus Rod Lactobacillus patří mezi rod grampozitivních, fakultativně anaerobních, pravidelných nepohyblivých tyčinek. Laktobacily se řadí mezi bakterie mléčného kvašení a podle hlavních produktů metabolismu sacharidů se rozdělují do tří skupin. Obligátně homofermentativní laktobacily produkují výhradně kyselinu mléčnou, zástupci jsou například druhy Lb. delbrueckii a Lb. acidophilus. Fakultativně heterofermentativní laktobacily, zástupci Lb. casei a Lb. plantarum, produkují kyselinu mléčnou v případě zkvašování hexóz a při rozkladu pentóz uvolňují navíc kyselinu octovou, etanol a CO 2. Obligátně heterofermentativní laktobacily, zástupci Lb. kefir a Lb. reuteri, produkují asi 50 % kyseliny mléčné a dále mezi nejdůležitější metabolity patří kyselina octová, etanol a CO 2. Rod Lactobacillus je rod velice rozšířený, jeho zástupce můžeme nalézt jak na rostlinném materiálu a v půdě, tak v ústní dutině (VLKOVÁ a kol., 2009). Lactobacillus acidophilus se nachází v zažívacím traktu savců, kde příznivě ovlivňuje střevní mikroflóru. Používá se při výrobě acidofilního mléka a dalších mlékárenských i farmaceutických produktů (BURDYCHOVÁ, 2007). Obr. 1 Lactobacillus (www.sigmaaldrich.com) 3.7.2 Rod Lactococcus Laktokoky se řadí k homofermentativním bakteriím mléčného kvašení, jsou to grampozitivní fakultativně anaerobní koky vyskytující se ve dvojicích nebo řetízcích. Laktokoky jsou nejvíce rozšířeny v přírodě, nejvíce tam, kde dochází ke spontánnímu kvašení biologického materiálu (mléko, rostliny). Využívají se jako zákysové kultury při výrobě zakysaných mlék, zakysaných smetan, másla, tvarohu a sýrů v mlékárenském průmyslu. Některé kmeny laktokoků syntetizují polypeptidové 17

antibiotikum nisin, které působí proti grampozitivním bakteriím. Mezi nejvýznamnější druhy z potravinářského a mikrobiologického hlediska patří Lc. lactis subsp. cremoris a lactis (VLKOVÁ a kol., 2009). Lactococcus lactis ssp. lactis tvoří grampozitivní, ovoidní buňky, většinou v párech tvořících kratší nebo delší řetízky. Na polotuhých médiích tvoří drobné kolonie. Optimální teplota růstu je asi 30 o C a ph 9,2. Fermentuje glukózu, laktózu a maltózu na kyselinu mléčnou. Lactococcus lactis ssp. cremoris má podobné vlastnosti jako Lactococcus lactis ssp. lactis. Liší se pouze tvorbou větších buněk a dlouhých řetízků v mléce (GÖRNER, VALÍK, 2004). Obr. 2 Lactococcus (www.zenkefir.blogspot.cz) 3.7.3 Rod Streptococcus Rod Streptococcus je v klasifikačním systému rozdělen do tří skupin: 1) pyogenní streptokoky, 2) orální streptokoky a 3) jiné streptokoky. Rod Streptococcus obsahuje grampozitivní koky uspořádané do párů a řetízků, které jsou fakultativně anaerobní. Některé druhy na polotuhých médiích rostou jako krátké tyčinky. Všechny druhy vyžadují komplexní přívod růstových faktorů a fermentují laktózu na L-kyselinu mléčnou jako hlavní metabolit. Některé streptokoky mohou způsobit u lidí i zvířat závažné onemocnění, další jsou patogenní, anebo neškodné saprofyty. Druh Streptococcus thermophilus je významnou složkou čistých bakteriálních kultur používaných v mlékárenském průmyslu (tvrdé sýry, jogurty, tvarohy). Vyznačuje se tvorbou dvou mléčných dehydrogenáz produkujících L-laktát, čím se liší od jiných bakterií mléčného kysání, které mají více než jednu dehydrogenázu a tvoří DL - laktát. Fermentuje glukózu, laktózu, manózu a fruktózu, některé kmeny i sacharózu. Laktózu nejprve hydrolyzuje na glukózu a galaktózu. Glukózu fermentuje na 18

kyselinu mléčnou a galaktóza zůstává v médiu nebo je jen v malé míře fermentovaná (GÖRNER, VALÍK, 2004). Obr. 3 Streptococcus (www.cs.wikipedia.org) 3.7.4 Rod Bifidobacterium Bifidobakterie jsou velmi nepravidelné, často se větvící, grampozitivní, striktně anaerobní, nesporulující a nepohyblivé tyčinky. Rostou jednotlivě nebo v řetízcích, ve hvězdicovitém, palisádovém nebo nepravidelném uspořádání. Ze dvou molů hexózy produkují tři moly kyseliny octové a dva moly kyseliny mléčné. Optimální teplota pro růst bifidobakterií je 37 41 o C a ph 6,5 7. Některé druhy tolerují přítomnost O 2 v prostředí za přítomnosti CO 2 a v mléku (GÖRNER, VALÍK, 2004). Vyskytují se v trávicím traktu zvířat i lidí, nejvíce jsou zastoupeny u mláďat savců krmených mateřským mlékem. Ve formě čistých kultur, spolu s jinými bakteriemi mléčného kvašení, slouží pro výrobu mléčných produktů a potravinových doplňků s probiotickými vlastnostmi. Hlavními zástupci jsou Bifidobacterium bifidum a Bifidobacterium animalis (VLKOVÁ a kol., 2009). Obr. 4 Bifidobacterium (www.probiotic-cn.com) 19

3.7.5 Rod Enterococcus Rod Enterococcus zahrnuje dva významné zástupce Enterococcus faecalis a Enterococcus faecium primárně se vyskytující v trávicím traktu a sekundárně v mléce a mléčných výrobcích (VLKOVÁ a kol., 2009). Je široce rozšířený v prostředí, ve výkalech, v potravinách a klinickém materiálu. Charakteristické jsou pro tento rod grampozitivní a fakultativně anaerobní koky, které se vyskytují samostatně, ve dvojicích nebo krátkých řetízcích. Produktem jejich metabolismu je kyselina mléčná, z tohoto důvodu jsou řazeny mezi homofermentativní bakterie mléčného kvašení. V oblasti bezpečnosti potravin jsou používány jako indikátory fekálního znečištění. V některých jihoevropských státech se používají jako startovací kultury při výrobě sýrů. Enterokoci jsou komerčně dostupné ve formě probiotik pro prevenci a léčbu střevních onemocnění (MARTH, 2001). Obr. 5 Enterococcus (http://www.profimedia.cz) 3.7.6 Escherichia coli Rod Escherichia je významný z hygienického hlediska, jelikož jednotlivé druhy tohoto rodu osídlují střevní trakt různých živočichů. V potravinářství je mu věnována mimořádná pozornost. Patří do čeledi Enterobactericeae, zahrnující gramnegativní, nesporotvorné tyčinky, peritrichní nebo bez bičíku, které mají respirační i kvasný metabolismus. Nejdůležitějším zástupcem je Escherichia coli, která se nachází ve spodní části střevního traktu u člověka a teplokrevných zvířat. Vyskytuje se také ve výkalech. Přítomnost Escherichia coli ve vodách a potravinách je důležitým ukazatelem stupně znečištění potravin a surovin fekáliemi. Některé druhy tzv. enteropatogení Escherichia coli (EEC) jsou příčinou vzniku průjmových střevních onemocnění a onemocnění močových cest. Z mikrobiálního hlediska patří mezi nejprozkoumanější druh bakterie, u něhož byla poprvé prostudována konjugace buněk a výměna genetického materiálu, neboť se používá jako modelový organismus pro biochemické, 20

genetické i fyziologické studie. Escherichia coli fermentuje cukry, zejména glukózu a laktózu na kyselinu mléčnou, pyrohroznovou, octovou a mravenčí, přičemž určitá část kyseliny mravenčí se rozkládá na oxid uhličitý a vodík. Díky její schopnosti zkvašovat mléčný cukr za tvorby kyselin se využívá pro zjištění této bakterie ve vodě nebo v potravinách. Selektivní půdy určené k diagnostice totiž obsahují laktózu jako zdroj uhlíku a barvivo, které fermentaci prokáže (ŠILHÁNKOVÁ, 1995). 3.8 Fermentované mléčné výrobky Obr. 6 Escherichia coli (www.tumblr.com) Fermentované mléčné výrobky mají původ v četných lidových mléčných nápojích. Tyto nápoje vznikaly kvašením mléka přirozenou cestou, zejména působením bakterií mléčného kvašení a kvasinek, které byly v syrovém mléce obsaženy, anebo se do něj dostaly sekundární kontaminací. Nejznámější z nich jsou kefír, jogurt, kumys, acidofilní a jiná kysaná mléka. Fermentované mléčné výrobky mají významné výživné a dietetické, v některých případech i léčivé účinky (TEPLÝ, 1968). Podle Vyhlášky Ministerstva zemědělství ČR č.77/2003 Sb. ve znění pozdějších předpisů se jako fermentovaný mléčný výrobek označuje výrobek, který je získaný kysáním mléka, smetany, podmáslí nebo jejich směsi za použití mikroorganismů mléčného kysání, tepelně neošetřený po kysacím procesu. Jogurtem se rozumí kysaný mléčný výrobek vyrobený za použití jogurtové kultury. 21

Tab. 3 Druhy živých mikroorganismů v kysaných mléčných výrobcích (Podle přílohy č. 2 k Vyhlášce Ministerstva zemědělství ČR č.77/2003 Sb. ve znění pozdějších předpisů) Druh výrobku Použité mikroorganismy Mléčná mikroflóra výrobku v 1 g Acidofilní mléko Lactobacillus acidophilus a další mezofilní, příp. termofilní kultury bakterií mléčného Kvašení Jogurty*) protosymbiotická směs Streptococcus salivarius subsp. thermophilus a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Kysané mléko, monokultury nebo směsné kultury bakterií vč. smetanového mléčného kvašení zákysu, podmáslí a kysané smetany 10 6 Lactobacilus acidophilus 10 7 10 6 Kefír Kefírové mléko Kysaný mléčný výrobek s bifidokulturou zákys připravený z kefírových zrn, jehož mikroflora se skládá z kvasinek zkvašujících laktózu Kluyveromyces marxianus i nezkvašujících laktózu Sacharomyces unisporus, Sacharomyces cerevisiae, Sacharomyces exignus a dále Leuconostoc, Lactococcus a Aerobacter, rostoucí ve vzájemném společenství zákys skládající se z kvasinkových kultur rodu Kluyveromyces, Torulopsis nebo Candida valida a mezofilních a termofilních kultur bakterií mléčného kvašení v symbióze Bifidobacterium sp. v kombinaci s mezofilními a termofilními bakteriemi mléčného kvašení bakterie mléčného kvašení 10 6 a kvasinky 10 4 bakterie mléčného kvašení 10 6 a kvasinky 10 2 10 6 bifidobakterie 22

*) U jogurtových výrobků mohou být kromě základní jogurtové kultury přidávány kmeny produkující kyselinu mléčnou a pomáhající dotvářet specifickou chuťovou nebo texturní charakteristiku výrobku. Musí však být zachován optimální poměr obou základních kmenů jogurtové kultury. 3.8.1 Výroba fermentovaných mléčných výrobků 3.8.2 Mléko Mléko je výhradně běžná tekutina vylučovaná mléčnou žlázou, získaná z jednoho nebo více dojení bez toho, aby se do ní cokoli přidávalo nebo z ní naopak odebíralo (KOPÁČEK, ELLMANN, 2009). Mléko se používá na celém světě pro lidskou výživu (JAY, 2005). Mléko je zdrojem všech esenciálních aminokyselin ve formě mléčných bílkovin v obsahu 3,2 3,5 %, mléčného cukru laktózy v obsahu 4 4,5 % a vápníku v obsahu 1,2 g/l. Mléčný cukr je zdrojem energie pro růst mikroorganismů s tvorbou kyseliny mléčné. Vápník je nezbytný pro stavbu kostí a zubů. Důležitý je také obsah mléčného tuku, který se snadno vstřebává do krve a nezatěžuje trávicí trakt, což má dietní aspekt (ŠTÍPKOVÁ, 2010). 3.8.2.1 Požadavky na mléko k výrobě fermentovaných mléčných výrobků Mléko určené k výrobě fermentovaných mléčných výrobků musí být vhodné výběrové jakosti s nízkým celkovým počtem mezofilních aerobních a fakultativně anaerobních mikroorganismů a velmi důležité je druhové zastoupení kontaminujících mikroorganismů. Negativní je vysoký obsah psychrotrofních mikroorganismů, které produkují metabolity inhibující růst bakterií mléčného kvašení a zhoršující senzorické vlastnosti výrobků působením svých termorezistentních proteináz a lipáz. Zcela nevhodné je mléko se zvýšeným obsahem somatických buněk, patogenních mikroorganismů a inhibičních látek, k nimž jsou zákysové kultury různě citlivé (FORMAN, 2004). 3.8.3 Princip výroby fermentovaných mléčných výrobků Výroba fermentovaných mléčných výrobků představuje vzestupný způsob zpracování mléka na výrobky s pozitivními, dietetickými a organoleptickými vlastnostmi (FORMAN, 2004). Příznivé chuťové vlastnosti a vhodná konzistence umožňují kombinovat kysaná mléka s různými ochucujícími, želírujícími, ovocnými, 23

minerálními a vitamínovými doplňky (LUKÁŠOVÁ, 2001). Fermentované mléčné výrobky se začaly průmyslově vyrábět na konci 19. století a jejich výroba má celosvětově rostoucí trend (FORMAN, 2004). Standardizace Standardizací se upravuje obsah tuku v mléce. Provádí se smísením smetany a odstředěného mléka v potřebném poměru tak, aby bylo dosaženo požadované tučnosti mléka. Nejčastěji se používá automatické kontinuální standardizační zařízení (JANŠTOVÁ, 2012). Homogenizace Homogenizace mléka je mechanická operace, která se využívá k rozbití tukových kuliček na jemné disperzní částice. Tímto se zabrání vyvstávání smetany u mléčných výrobků. V mlékárenském průmyslu se v praxi k homogenizaci používají homogenizátory. U tohoto přístroje je základním funkčním prvkem homogenizační hlava, což je upravená vysokotlaká komora, do které se vhání mléko výkonnými pumpami pod tlakem 15 30 MPa. Vlivem vysokého tlaku dojde k pootevření ventilu homogenizační hlavy a vytvořenou úzkou štěrbinou proudí mléko. Rychlá změna proudění a náhlý pokles tlaku způsobí rozbití tukových kuliček. Účinek homogenizace je největší při teplotě 60 67 o C. Vlivem velkých smykových sil se tukové kuličky protahují do tvaru vláken a ty se přeměňují na řetízky a shluky drobných tukových kuliček. Vlivem náhlého poklesu rychlosti a účinkem vířivého pohybu se řetízky a shluky rozptýlí v mléčném plazmatu. Mléko se musí po homogenizaci co nejdříve pasterovat, neboť zvětšením povrchu je mléčný tuk náchylnější k lipolýze a oxidaci (LUKÁŠOVÁ, 2001). Tepelné ošetření Cílem tepelného ošetření mléka pro výrobu kysaných mléčných výrobků je zničení mikroorganismů obsažených v syrovém mléce, inaktivace mikrobiálních i nativních enzymů a bakteriofágů. Tepelným záhřevem se inaktivují také rezidua inhibičních látek v mléce, ovlivňuje se struktura syrovátkových bílkovin, snižuje se oxidoredukční potenciál a kyselost mléka. Těchto cílů se dosáhne vysokým pasteračním záhřevem při teplotě 85 o C po dobu 1-2 sekund nebo UHT záhřevem při teplotě 135 150 o C po dobu několika sekund (FORMAN, 2004). Vysokou pasterací mléka a UHT záhřevem se zničí patogenní mikroorganismy způsobující onemocnění (JAY, 2005). Účinkem tepelného ošetření mléka je zlepšení vlastností suroviny a vytvoření vhodného prostředí 24

v mléce pro růst bakterií mléčného kvašení, zlepšení reologických vlastností fermentovaných mléčných výrobků, zajištění co nejvyšší viskozity vzniklého koagulátu, snížení rizika synereze koagulátu a vylučování syrovátky u finálních výrobků (JANŠTOVÁ, 2012). Chlazení Mléko určené pro výrobu fermentovaných mléčných výrobků je nutné ochladit na teplotu fermentace. Mléko se ochlazuje přímo ve víceúčelovém tanku u diskontinuálního procesu anebo v chladících sekcích pasteru v případě kontinuálního procesu. Následně se mléko přečerpává do fermentačního tanku. Teplota fermentace závisí na typu výrobků (WEB 2, 2010). Příprava zákysu Zákys používaný při výrobě fermentovaných mléčných výrobků se připravuje klasickým způsobem přímo v mlékárenském závodě (matečná kultura a matečný zákys) nebo v propagační stanici závodu (provozní zákys). Práce spojená s přípravou zákysu je velmi náročná, a proto se v současné době používají koncentráty čistých mlékařských kultur v sušené, tekuté nebo zmražené podobě (JANŠTOVÁ, 2012). Fermentace Fermentace je složitý biochemický proces, který se v mlékárnách řídí podle nároků jednotlivých zákysových kultur na teplotu a čas (ŠUSTOVÁ, SÝKORA, 2013). V průběhu fermentace se část přítomné laktózy přemění na kyselinu mléčnou a současně vznikají v závislosti na typu mikroorganismů použitých pro fermentaci karbonylové sloučeniny, těkavé mastné kyseliny, aminokyseliny, ethanol, polysacharidy, oxid uhličitý, některé vitamíny a antimikrobiální metabolity. Všechny tyto sloučeniny jsou zodpovědné za nutriční, senzorické a dietetické vlastnosti fermentovaných mléčných výrobků. Kyselina mléčná vznikající během fermentace brání růstu nežádoucích bakterií snížením hodnoty ph na 3,8 4,6. Na druhou stranu vytváří optimální prostředí pro růst kvasinek a plísní, které jsou příčinou mikrobiálních vad u kysaných mléčných výrobků (WEB 2, 2010). Fermentace může probíhat dvěma způsoby: 1) Fermentace probíhající přímo ve spotřebitelském balení klasická Uplatňuje se u fermentovaného výrobku s nerozmíchaným koagulátem. Do mléka zaočkovaného zákysovou kulturou se přidávají bakterie mléčného kvašení 25

Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus a Streptococcus salivarius ssp. thermoplhilus v poměru 2:1 až 1:2. a další přísady, jako jsou aromatické látky a ovocné složky. Takto připravená směs se plní do drobných spotřebitelských obalů, které se hromadně ukládají do zracích místností, zracích tunelů nebo zracích skříní, kde je udržována požadovaná teplota. Teplota zrání se pohybuje v rozmezí 42 45 o C a doba zrání je 3 3,5 hodin. Směs se očkuje 1-2 % jogurtové kultury (ŠUSTOVÁ, SÝKORA, 2013). 2) Fermentace probíhající ve fermentačním tanku Používá se u jogurtů, které se vyrábí z nezahuštěného mléka. Koagulát (gel) je po fermentaci jemný, hladký a tekutější kvůli mechanickému rozrušení při míchání ve zracím tanku před nebo během procesu chlazení či balení. Během mechanického namáhání gelu dochází k rozrušení chemicko-fyzikálních vazeb a následkem je řídnutí jogurtové kultury. Tento jev je částečně vratný, ale nedosáhne původního stavu. V praxi se to obvykle řeší přidáním stabilizátorů (modifikovaných škrob, želatiny, pektinu, guarové gumy a dalších). Chlazení koagulátu se provádí, buď přímo ve víceúčelovém zracím tanku, nebo ve výměnících tepla. Teplota zrání se pohybuje okolo 35 o C a doba zrání je 16 18 hodin (ŠUSTOVÁ, SÝKORA, 2013). Plnění do spotřebitelských obalů Požadavky související se zachováním jakosti výrobků si kladou vysoké nároky na hygienu během celého výrobního procesu a balení. Základem prodloužení trvanlivosti výrobků je plnění pomocí plniček pracujících v aseptickém režimu, kde jsou obaly sterilovány roztokem peroxidu vodíku, případně UV lampami. Plnění probíhá v oddílu, kde je přetlak sterilního vzduchu. Konečné vychlazení výrobků na teplotu kolem 5 C probíhá v chladírně (JANŠTOVÁ, 2012). 3.9 Fermentované mléčné výrobky s probiotickými mikroorganismy Fermentované mléčné výrobky mají v lidské výživě své významné místo již odedávna, jelikož se uplatňují jak v léčebné výživě, tak při různých dalších dietách. Kysané mléčné výrobky mají výborné senzorické vlastnosti a z nutričního hlediska obsahují veškeré důležité složky mléka (PEŠEK, 1997). Podle druhů mikroorganismů, které se uplatňují při výrobě fermentovaných mléčných výrobků, dělíme výrobky do tří skupin. 26

3.9.1 Fermentované výrobky s mezofilními kulturami Mezi základní mezofilní kulturu s optimem růstu při teplotě 23 o C řadíme smetanovou kulturu, která se používá k přípravě kysaných mlék, kysaného podmáslí, kysané smetany a k různým zahuštěným kysaným mléčným výrobkům (GAJDŮŠEK, 2002). Při výrobě těchto výrobků se používá smetanová kultura, která se skládá z kmenů kyselinotvorných Streptococcus lactis a Streptococcus cremoris a aromatvorných Leuconostoc cremoris a Leuconostoc dextranicum (PEŠEK, 1997). Acidofilní mléko je v podstatě mléko zakysané smetanovou kulturou s přídavkem probiotické bakterie Lactobacillus acidophillus. Druh Lb. acidophillus patří mezi homofermentativní bakterie mléčného kvašení, vyznačuje se značnou produkcí kyseliny mléčné. Pokud by bylo mléko kysané pouze touto bakterií, tak by organoleptické vlastnosti finálního výrobků nebyly pro konzumenta přijatelné. Acidofilní kultura vyžaduje odlišný tepelný režim fermentace při teplotě 37 o C než kultura mezofilní při teplotě 21 23 o C. Z tohoto důvodu se acidofilní mléko vyrábí odděleným zráním mléka zaočkovaného Lb. acidophillus a mléka se smetanovou mezofilní kulturou, posléze dochází k jejich smíchání v poměru 1:9 (VLKOVÁ a kol., 2009). Kysané mléko je mléko kravské a ovčí fermentované mezofilními bakteriemi mléčného kysání, tzv. mléčnými laktokoky. V čerstvě nadojeném a v chladném prostředí samovolně ochlazeném mléce se za 24 až 48 hodin rozmnoží Lactococcus lactis ssp. lactis a jeho variety, jakož i jiné kokoidní, gramnegativní bakterie mléčného kvašení a díky nim se mléko srazí. Samovolně zkyslé syrové mléko je z hlediska optimální chutnosti a zdravotní nezávadnosti rizikovým produktem. Kysané mléka se vyrábí fermentací vysoce pasterovaného a homogenizovaného mléka po naočkování s 0,5-1,5 % mezofilního aromatického zákysu při 21 až 23 o C za 16 až 20 hodin, tím se dosáhne jeho kyselosti 38 až 42 SH (GÖRNER, VALÍK, 2004). Kysané podmáslí je tekutý vedlejší výrobek, který vzniká při výrobě másla ze zakysané smetany tradičním způsobem v máselnicích stloukáním smetany nebo kontinuálním způsobem. Při stloukání kyselé smetany se tvoří z tukových kuliček máslové zrno, které se odděluje od zbylé plazmy tzv. podmáslí. Obsah tuku by neměl být vyšší než 0,3 % a obsah tukoprosté sušiny by neměl klesnout pod 8 %. Nejlepší podmáslí se získá ze zakysané smetany o tučnosti 30-40 %. Jakost podmáslí závisí na jakosti a způsobu ošetření smetany, na jakosti smetanové kultury a na dodržování teplot 27

během zrání a stloukání. Zralé podmáslí se vyznačuje výbornou chutí (HYLMAR, 1986). Kysaná smetana s různým obsahem tuku 12 až 40 % se fermentuje podobně jako kysané mléko aromatvorným mezofilním zákysem bez tvorby CO 2 do kyselosti plazmy 28 až 30 SH. V době expedice by neměla její kyselost přesahovat 35 SH. Smetana se před kysáním z konzistenčních a mikrobiologických důvodů vysoce pasterizuje a homogenizuje. Někdy se přidávají i stabilizátory, jako je vhodně upravený škrob, želatina a jiné. Při fermentaci smetany se používá zvýšená dávka mezofilního zákysu (2 až 4 %), neboť z důvodu vyššího obsahu tuku zakysají méně intenzivně než mléko (GÖRNER, VALÍK, 2004). 3.9.2 Fermentované výrobky s termofilními kulturami Do této skupiny výrobku patří jogurty. Jogurt je výrobek pocházející z Balkánu, kde se připravuje po domácku z ovčího a buvolího mléka, která mají vyšší sušinu než kravské mléko (ŠEBELA, 1964). Podle současně platné legislativy je jogurt definován jako kysaný mléčný výrobek získaný kysáním mléka, smetany, podmáslí nebo jejich směsi pomocí dvou živých mikroorganismů Streptococcus salivarius subsp. thermophilus a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (KOPÁČEK, 2011). Během fermentace je důležité dodržet správný poměr laktobacilů a streptokoků a vytvořit podmínky pro vznik požadovaného množství metabolitů. Poměr je ovlivněn teplotou, dobou kultivace a velikosti inokula. Fermentace připravené směsi může probíhat dvěma metodami, buď termostatovou metodou obvykle 3 3,5 hodin při teplotě 42 45 o C s 1 2 % inokula, nebo metodou tankovou 16 18 hodin při teplotě 30 o C s 0,5 1 % inokula (FORMAN, 1994). Jogurt je nejrozšířenější probiotickou potravinou na světě. Někteří lidé ho konzumují, protože se jedná o oblíbený a chutný kysaný mléčný výrobek a někteří záměrně z důvodu jeho pozitivních přínosů pro lidské zdraví (JAY, 2005). 3.9.3 Fermentované výrobky s doplňujícími mikroorganismy V posledních letech se začaly na trhu objevovat kysané mléčné výrobky obsahující kultury s dieteticko-léčebnými účinky. Bylo prokázáno, že pravidelná konzumace těchto zakysaných mléčných výrobků působí pozitivně nejen na trávící pochody, ale i na celkový zdravotní stav konzumenta. Mikroorganismy s dieteticko-léčebnými účinky nelze k fermentaci mléka použít samostatně, jelikož dochází k nadměrné tvorbě kyselin, 28

zejména vysokého podílu kyseliny octové, a proto jsou používány v kombinaci s jinými kulturami. Tyto mikroorganismy jsou kultivovány v mléce samostatně a přidávají se až do finálního výrobku nebo se mohou přidávat ve formě DVS kultur (GAJDŮŠEK, 2002). 3.9.4 Fermentované mléčné výrobky s bakteriální a kvasinkovou kulturou Kefír se vyrábí z pasterovaného mléka, které je očkováno tzv. kefírovými zrny. Jedná se o bílé mléčné hrudky příslušných mikroorganismů a produktů jejich látkové výměny (VLKOVÁ a kol., 2009). Kefírová zrna obsahují jeden nebo více druhů bakterií rodu Acetobacter, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc a jeden nebo více druhů kvasinek rodu Candida, Kluyveromyces a Saccharomyces (JAY, 2005). Jedná se konkrétně o tyto druhy: Lactococcus lactis subsp. lactis nebo subsp. cremoris, Lactobacillus delbrueckii, Lb. brevis, Lb. casei, Lb. kefir, z kvasinek jsou to Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces marxianus, Torulopsis kefir, Candida kefir a další. Zrání kefíru probíhá v tancích po dobu 16 hodin a při teplotě 20 o C. Kvasinky štěpí laktózu za vzniku ethanolu a CO 2, který zapříčiňuje problémy při skladování kefíru. Během skladování může docházet k bombážím, proto se v dnešní době k výrobě kefíru používají uměle sestavené kefírové kultury, ve kterých nejsou kvasinky obsaženy (VLKOVÁ a kol., 2009). Kumys se původně vyráběl z kobylího mléka a dnes se průmyslově vyrábí z mléka kravského s přídavkem nebo bez přídavku cukru. Kumys se vyrábí z odtučněného vysoko tepelně ošetřeného mléka, jehož tukoprostá sušina nesmí být nižší než 8,1 %. Mléko se ochlazuje na očkovací teplotu 26 28 o C. Zakysávání probíhá v tanku pomocí namnožené kultury, která se skládá z kmenů Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus lactis, var. caucasicus a dále z kmenů streptokoků mléčného kvašení a kvasinek zkvašujících i nezkvašujících laktózu. Po promíchání probíhá zrání v klidu do dosažení titrační kyselosti 30 SH. Následuje promíchání za účelem vniknutí, co největšího množství vzduchu do koagulátu. To umožňuje zvýšené pomnožení kvasinek a tvorbu ethanolu s CO 2. Následuje ochlazení mléka a plnění do obalů. Podle stupně prokysání a prozrání se rozeznává kumys: - slabý s titrační kyselosti 40 48 SH - střední s titrační kyselosti 48 56 SH - silný s titrační kyselosti 56 60 SH 29

Chuť kumysu je čistě mléčně kyselá, osvěžující, s lehkou příchutí po kvasinkách. Obsahuje vitamíny, má povzbuzující vliv na centrální nervový systém a vyznačuje se výraznými antibiotickými účinky vůči tuberkulózní tyčince a hnilobným bakteriím (HYLMAR, 1986). 3.10 Nutriční hodnota fermentovaných mléčných výrobků Výživová hodnota kysaných mléčných výrobků závisí na složení mléka, které bylo použito k jejich výrobě. Jako výchozí surovina se většinou používá mléko s upraveným obsahem tuku, sušiny a bílkovin v sušině. Úbytek energetické hodnoty vzniklý přeměnou laktózy na kyselinu mléčnou činí 2 4 % (HYLMAR, 1986). Kysané mléčné výrobky jsou vhodné pro konzumenty všech věkových kategorií, jsou sytivé a relativně snadno stravitelné, jelikož jsou ze žaludku vylučovány dříve než konzumní mléko. Nutriční fyziologická hodnota kysaných mléčných výrobků se od hodnot mléka použitého k výrobě těchto výrobků výrazně liší a přitom dochází i k určitým změnám v chemickém složení mléka. Energetická hodnota se pohybuje v rozmezí 130 800 kj na 100 g výrobku. Hlavním zdrojem vitamínů a minerálu jsou především jogurty (LUKÁŠOVÁ, 2001). 3.11 Dieteticko-léčebné účinky fermentovaných mléčných výrobků Kysané mléčné výrobky vykazují antagonistické účinky vůči některým druhům mikroorganismů. Tento efekt je způsoben rozdílnou biochemickou aktivitou na základě tvorby metabolických produktů mikroorganismů, které byly použity při výrobě fermentovaných mléčných výrobků. Inhibičně působí vytvořená kyselina mléčná i další vyprodukované organické kyseliny, peroxid vodíku a přirozená antibiotika vůči senzitivním mikroorganismům. Příznivé účinky kysaných mléčných výrobků jsou způsobeny výhradně vyprodukovanými organickými kyselinami, především kyselinou mléčnou, která změnou ph prostředí omezuje růst rozmanité nežádoucí mikroflóry (HYLMAR, 1986). Tvorba kyseliny mléčné přispívá k aciditě žaludečního obsahu, k udržení zdravé rovnováhy střevní mikroflóry tak, že potlačuje určitě patogenní mikroorganismy. V tom spočívá hlavní terapeutický význam kysaných mléčných výrobků. Udržují tak zdravou funkci střevního traktu, která s přibývajícím věkem ochabuje (HYLMAR, 1985). Octová kyselina, propionová kyselina a mravenčí kyselina, které vznikají v malém množství i při homofermentativním mléčném kvašení, podporují antimikrobiální efekt kyseliny mléčné (HYLMAR, 1986). 30

Další důležitou roli v antimikrobiálních účincích hrají bakterie mléčného kvašení, jejichž inhibiční účinky do značné míry závisí na druhu a kmeni bakterií, které jsou použity jako čisté mlékařské kultury při výrobě. Z laktobacilů má inhibiční účinek vůči grampozitivním mikroorganismům Lactobacillus plantarum, produkující antibiotikum laktolin, Lactobacillus acidophilus, produkující antibiotika lactocidin a acidofilin a Lactobacillus bulgaricus tvořící bulgaricin, který je navíc aktivní i vůči gramnegativním bakteriím. Fermentované mléčné výrobky, vyrobené fermentací vhodných kmenů Lactobacillus acidophilus, mají inhibiční vliv na rozvoj mikroorganismů vyvolávajících hnilobné procesy, dále příznivě ovlivňují léčení průjmů, zácpy, úplavice u dětí i dospělých, střevních poruch, gastroenteritidy apod. Zabraňují recidivám a komplikacím při různých střevních onemocněních. Kysané mléčné výrobky obsahující kulturu Bifidobacterium bifidum mají navíc kromě antimikrobiálních účinků i antivirové účinky (HYLMAR, 1986). Mikroflóra fermentovaných mléčných výroků působí příznivě na detoxikaci škodlivých látek v trávicím traktu, snižuje hladinu sérového cholesterolu a toxických aminů, dále stimuluje kvalitu imunitního systému. Nelze však dieteticko-léčebné účinky těchto výrobků přeceňovat, ale je potřeba preferovat jejich pestrost v účincích, vyváženost skladby a nutriční prospěšnost (LUKÁŠOVÁ, 2001). 31