Dobroczynne bakterie: Zdrowie pakowane z nabiałem

dr hab. Małgorzata Ziarno, dr inż. Dorota Zaręba
Forum Mleczarskie Handel 5/2021 (107)
dr inż. Dorota Zaręba, ZSG Warszawa
© fm

Coraz częściej konsumenci oczekują żywności o naturalnym składzie, a jednocześnie wykazującej korzystny efekt na ich zdrowie i samopoczucie. Idealnym składnikiem takich wyrobów żywnościowych, pozytywnie ocenianym przez konsumentów, są bakterie kwasu mlekowego (z ang. lactic acid bacteria, LAB).


Jest to niejednorodna grupa bakterii Gram-dodatnich, które odgrywają znaczącą rolę w różnorodnych procesach fermentacyjnych. W żywności te bakterie fermentują obecne węglowodany wytwarzając kwas mlekowy jako główny produkt fermentacji mlekowej. Ponadto uczestnicząc w enzymatycznych przemianach białek i lipidów oraz powstawaniu różnych związków alkoholowych, aldehydowych, kwasów, estrów i związków siarki przyczyniają się do kreowania specyficznego smaku i zapachu różnych fermentowanych artykułów spożywczych. Do LAB zalicza się bardzo wiele rodzajów bakterii, nie tylko Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus i Streptococcus, ale również Aerococcus, Alloiococcus, Carnobacterium, Dolosigranulum, Globicatella, Oenococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, Weissella i wiele, wiele innych.

Najogólniej, ich powszechne i naturalne występowanie w surowcach żywnościowych, wraz z ich długotrwałą tradycją stosowania, przyczyniły się do akceptacji ich obecności w produkcji żywności fermentowanej jako składnika GRAS (z ang. Generally Recognized as Safe), czyli powszechnie uznawane za bezpieczne do spożycia przez ludzi. Nawet Panel ds. Zagrożeń Biologicznych (BIOHAZ) Europejskiego Urzędu dws. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) oświadczył, że w przypadku bakterii fermentacji mlekowej, związanych z żywnością, niezależnie od tego, czy są one oporne na antybiotyki czy nie (jednakże z wyjątkiem enterokoków), nie ma dowodów na przyczynianie się do powstawania jakichkolwiek problemów klinicznych.

Fermentacja prowadzona przez LAB często pozwala otrzymać produkty bioaktywne i o różnorodnym działaniu prozdrowotnym (w tym ochronie przed czynnikami zakaźnymi), m.in. działaniu immunomodulującym, działaniu przeciwalergicznym, działaniu przeciw otyłości, działaniu przeciwutleniającym, działaniu zwiększającym biodostępność witamin/składników mineralnych, jak również działaniu przeciwlękowym.

Kultury starterowe

Głównym kierunkiem zastosowania LAB w produkcji żywności są kultury starterowe z ogromną różnorodnością produktów fermentowanych mlecznych (tj. serów, śmietany, mlecznych napojów fermentowanych), mięsnych i rybnych (wędliny surowo dojrzewające), warzywnych i warzywno-owocowych (kiszonek), a także produktów zbożowych (zakwasy chlebowe i chleb). W tworzeniu i rozwoju smaku i zapachu fermentowanych produktów spożywczych udział biorą trzy przemiany: fermentacja cukrów (glikoliza), rozkład tłuszczu (lipoliza) i rozkład białek (proteoliza). Głównym produktem glikolizy jest kwas mlekowy, ale frakcja pośrednia – pirogronian – może być alternatywnie przekształcony w diacetyl, acetoinę, aldehyd octowy lub kwas octowy. Udział LAB w lipolizie jest stosunkowo niewielki, chociaż w wyrobach długodojrzewających staje się istotny. Z kolei proteoliza jest kluczowym zespołem przemian dla powstawania pożądanego smaku i zapachu żywności fermentowanej. Degradacja składników białkowych może być dalej prowadzona, aż do uwolnienia się różnych alkoholi, aldehydów, kwasów, estrów i lotnych związków siarkowych, ważnych dla uzyskania określonego smaku fermentowanych produktów spożywczych.

Małgorzata Cebelińska, Dyrektor Handlu Mlekpol (SM)

Małgorzata Cebelińska

Dyrektor Handlu Mlekpol (SM)

Zainteresowanie produktami fermentowanymi w Polsce sukcesywnie rośnie, jednak nie możemy mówić o dużych ten­dencjach wzrostowych. Sprze­daż tych produktów naturalnie zwiększa się w okresie wiosenno-letnim i jest ściśle związana z wysokimi tem­peraturami. Napoje takie jak maślanki, jogurty, kefiry, mleko zsiadłe czy chłodniki cieszą się wtedy najwięk­szą popularnością, ponieważ doskonale gaszą pra­gnienie i zapewniają przyjemne orzeźwienie w upalne dni. Niewątpliwie wśród konsumentów rośnie świado­mość walorów zdrowotnych tej kategorii produktowej. Doceniany jest ich smak, ale także wartości odżywcze i pozytywny wpływ na pracę jelit.

W okresie pandemii, kiedy więcej czasu spędzaliśmy w domu, widoczne było zainteresowanie konsumenta produktami naturalnymi i prozdrowotnymi, co miało od­zwierciedlenie w naszej sprzedaży. Dzisiaj priorytetem konsumentów jest nie tylko zdrowie, ale także bezpie­czeństwo, dlatego chętniej sięgają po produkty wypro­dukowane na bazie sprawdzonych, polskich surowców. Również w tym roku, po zniesieniu najbardziej rygory­stycznych obostrzeń, zaobserwowaliśmy w sklepach, że Polacy wybierają produkty świeże oraz – typowe dla okresu letniego – wyroby fermentowane.

Produkty fermentowane mają swoich miłośników w każdym wieku. Chcemy odpowiadać na oczekiwania wszystkich konsumentów, dlatego uatrakcyjniamy na­szą ofertę. Zmieniamy nie tylko gramaturę opakowań, ale też ich skład i formę. W ofercie posiadamy pitne produkty fermentowane w wersji „na raz”, ale także opakowania rodzinne. Konsument może wybrać cho­ciażby tegoroczną nowość naturalną Maślankę Mazur­ski Smak (330 ml) w wersji „on the go” lub wygodny do przechowywania w lodówce litrowy karton Maślanki Mrągowskiej. Ten pierwszy produkt, choć jest na pół­kach od niedawna, już zyskał liczne grono oddanych konsumentów, którzy chętnie po niego sięgają. Dużą popularnością cieszą się również wersje smakowe ma­ślanki, takie jak: Maślanka Mrągowska truskawkowa, cytrynowa czy owoce leśne. Cały czas pracujemy nad poszerzeniem oferty produktów fermentowanych, po­nieważ uważamy, iż jest to jedna z najbardziej istotnych kategorii dla zdrowia organizmu w każdym wieku.

Kultury towarzyszące

Poza właściwościami kwaszącymi i przyczynianiem się do kreowania pożądanych cech smakowo-zapachowych, konsystencji i wartości odżywczej w żywności fermentowanej, LAB są stosowane jako kultury towarzyszące (niekiedy zwane wspomagającymi lub wtórnymi). Kultury wspomagające są definiowane jako kultury, które są celowo dodawane na pewnym etapie produkcji żywności fermentowanej, ale których podstawową rolą nie jest wytwarzanie kwasu mlekowego, lecz inna aktywność metaboliczna. Kultury wspomagające są stosowane m.in. w produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających, w celu przyspieszenia procesu ich dojrzewania, jak również dla kreowania właściwej konsystencji i lepkości jogurtów, niektórych serów, śmietany lub deserów mlecznych poprzez produkcję egzopolisacharydów. Polisacharydy (EPS) są wytwarzane głównie jako polisacharydy otoczkowe związane z powierzchnią komórki bakteryjnej lub są uwalniane do środowiska. Ponadto, sugeruje się, że niektóre EPS działają jako prebiotyki, obniżając poziom cholesterolu lub wykazując efekt immunomodulacyjny. Innym przykładem są kultury zdolne do syntezy znacznych ilości witamin z grupy B (np. B12) lub K. Kultury wspomagające, złożone z wyselekcjonowanych gatunków LAB, przeprowadzają wtórną fermentację w wybranych winach, cydrach, perry i piwach. Przy produkcji wymienionych napojów alkoholowych LAB biorą udział w fermentacji mleczanowo-jabłczanowej (MLF), czyli wtórnej fermentacji, która polega na konwersji L-jabłczanu do L-mleczanu i CO2, co skutkuje redukcją kwasowości napoju, zapewniając jego stabilizację mikrobiologiczną i pożądaną modyfikację aromatu.

Bakterie kwasu mlekowego powodują szereg dobrze ugruntowanych korzystnych efektów. Mogą poprawiać funkcjonowanie układu pokarmowego (w tym utrzymywać prawidłowy skład ilościowy i jakościowy mikroflory jelitowej i poprawiać trawienie laktozy), odgrywać rolę w zapobieganiu i leczeniu biegunki, jak również oddziaływać na układ odpornościowy, pomagając organizmowi zwalczać infekcje, wykazywać aktywność przeciwrakową i obniżać poziom cholesterolu w surowicy krwi. Aby bakterie wywarły jakikolwiek efekt probiotyczny, muszą przetrwać zarówno kwasy żołądkowe, jak i kwasy żółciowe. Po drugie, bakterie muszą dotrzeć do jelit w wystarczającej populacji, a wymagana ilość zależy od szczepu i badanych korzyści zdrowotnych.

Kultury bioochronne

Zdolność wybranych LAB do produkcji bakteriocyn i wielu innych związków o aktywności przeciwdrobnoustrojowej doprowadziła do stosowania ich jako kultury bioochronne. Od dawna wiadomo że niektóre LAB wytwarzają bakteriocyny, czyli polipeptydy syntetyzowane rybosomalnie, które mogą mieć działanie bakteriobójcze lub bakteriostatyczne na inne szczepy bakterii. Ogólnie, aktywność takich bakteriocyn prowadzi do śmierci komórek bakterii przez hamowanie biosyntezy ściany komórkowej lub przez rozerwanie błony dzięki utworzeniu w niej porów. Bakteriocyny są zatem ważne w procesach fermentacji żywności, ponieważ mogą zapobiegać rozwojowi mikroflory zanieczyszczającej i patogennej, a więc hamują procesy psucia się żywności lub zwiększają jej bezpieczeństwo. Najbardziej znaną bakteriocyną wytwarzaną przez LAB jest nizyna, która już dawno znalazła zastosowanie w co najmniej 50 krajach jako dodatek do żywności, zwłaszcza w produkcji serów topionych, innych produktach mlecznych i konserwach. Znane jest także działanie przeciwgrzybicze LAB. Ponadto, niektóre szczepy LAB wykazują zdolność do redukcji poziomu mikotoksyn pleśniowych, albo poprzez wytwarzanie metabolitów antymikotoksynogennych, albo przez ich absorpcję. Należy zauważyć, że aby LAB mogły być stosowane jako bioochronne kultury starterowe, muszą wykazywać szereg specyficznych właściwości fizycznych i biochemicznych, a co najważniejsze, mieć zdolność do osiągania wzrostu wystarczającego do produkcji metabolitów przeciwdrobnoustrojowych.

© fm

Szczepy probiotyczne

Wiele szczepów LAB ma dobrze udokumentowane właściwości prozdrowotne, dzięki czemu znajdują zastosowanie jako szczepy probiotyczne. Probiotyki zwykle definiuje się jako „żywe mikroorganizmy, które podawane w odpowiednich ilościach przynoszą korzyści zdrowotne gospodarzowi”. Komercyjne kultury probiotyczne do zastosowań spożywczych obejmują głównie wybrane szczepy zaliczane do pałeczek mlekowych (z których najważniejszym rodzajem jest Lactobacillus), a ponadto, z rodzajów Bifidobacterium i Propionibacterium. Spośród LAB dominują przede wszystkim szczepy z gatunków L. acidophilus, L. casei, L. reuteri, L. rhamnosus i L. plantarum. Ze względu na zapotrzebowanie konsumentów przemysł spożywczy nieustannie poszukuje nowych szczepów bakteryjnych o potencjalnych właściwościach prozdrowotnych, a produkty mleczarskie są najpowszechniej używane jako nośniki dla takich bakterii. Efekty zdrowotne spożywania żywności zawierającej żywe komórki szczepów probiotycznych są specyficzne dla gatunku i szczepu oraz zależą od populacji komórek, a dużym wyzwaniem jest stosowanie kultur probiotycznych złożonych z wielu szczepów pochodzących z gatunków lub rodzajów LAB.


Anna Siuda, Kierownik Marketingu w Łowicz (OSM)

Anna Siuda

Kierownik Marketingu w Łowicz (OSM)

W czasie pandemii tematyka produktów spożywczych ma­jących „czysty skład”, walory smakowe i właściwości proz­drowotne zyskała na znaczeniu. Konsumenci poszukują „zdrowia” i odporności w pro­duktach spożywczych. Są coraz bardziej świadomi wy­stępowania dobroczynnych probiotyków w produktach nabiałowych, co pozwala dostarczać je organizmowi w naturalny sposób, a nie za pośrednictwem suplemen­tów w postaci farmakologicznej. Produktem w ofercie Łowicz (OSM), z którego płynie bogactwo korzystnych kultur bakterii jest Kefir Kaukaski 1 l, który zawiera aż 11 starannie wyselekcjonowanych szczepów. Jest inno­wacyjny poprzez zastosowanie enzymu rozkładającego laktozę na błonnik GOS w trakcie procesu technologicz­nego produkcji. Błonnik GOS pełni rolę prebiotyku, co oznacza, że sprawuje pomocną rolę w funkcjonowaniu bakterii probiotycznych w jelitach. Mimo najnowocze­śniejszej metodyki otrzymywania naturalnego błonnika, nie zauważyliśmy wyraźnego bodźca zakupowego ze strony konsumentów. Wynika to w naszej ocenie z dal­szej dużej potrzeby edukacji konsumentów oraz z faktu, że konsumenci są mocno związani z produktami, które spożywają na co dzień, gdzie zakup odbywa się impul­sywnie, nawykowo. Przez to w codziennej rutynie nie dostrzegają lepszych dla siebie alternatyw. Niemniej jednak ten trend ma przyszłość i wierzymy, że odniesie sukces. Dlatego konsekwentnie inwestujemy w wytwa­rzanie i rozwój produktów o takich walorach.

Poprawa trawienia i przyswajania wybranych składników pokarmowych

Powszechnie wiadomo że obecność w jogurcie bakterii kwasu mlekowego, a konkretnie gatunków Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus, poprawia trawienie laktozy. Warto zauważyć, że aktywność laktazy bakteryjnej wspomaga trawienie laktozy dopiero po dotarciu do jelita grubego. Znalazło to uznanie w oczach Panelu ds. Żywienia, Nowej Żywności i Alergenów Żywnościowych (NDA) EFSA, który zaakceptował oświadczenie zdrowotne „Żywe kultury bakterii jogurtowych poprawiają trawienie laktozy z jogurtów u osób ze złym trawieniem laktozy”. Przy czym, aby zapewnić zgodność z oświadczeniem, jogurt powinien zawierać co najmniej 108 żywych komórek mikroorganizmów starterowych (czyli Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus) w 1 g, zaś docelową grupą konsumentów są osoby z nieprawidłowym trawieniem laktozy. Ponadto, bakterie z gatunków Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus, powinny być stosowane w jogurcie zgodnie z definicją Codex Standard for Fermented Milks (Codex Stan 243-2003). Obecnie jest to jedyne oświadczenie zdrowotne zaakceptowane przez EFSA w odniesieniu do bakterii kwasu mlekowego. Pomimo tego, dane literaturowe są pełne doniesień naukowych dowodzących lub sugerujących znacznie więcej takich prozdrowotnych właściwości LAB. Ułatwienie trawienia składników pokarmowych nie ogranicza się tylko do laktozy; wiadomo bowiem że niektóre szczepy zaliczane do LAB wytwarzają enzymy, takie jak amylaza, proteaza, lipaza i glukoamylaza, tym samym wspomagając wchłanianie składników odżywczych uwolnionych ze złożonych składników żywności.

Oddziaływania LAB mają ścisły związek z przypisywaną im zdolnością do redukcji ryzyka raka okrężnicy. Wykazano, że takie bakterie kwasu mlekowego spowalniają wzrost nowotworów. Wydaje się, że bakterie kwasu mlekowego mogą redukować poziom enzymów okrężnicy, które przekształcają prokarcynogeny w czynniki rakotwórcze. Bakterie kwasu mlekowego mogą również brać udział w bezpośredniej redukcji prokarcynogenów, np. poprzez wychwytywanie azotynów i obniżanie poziomu tzw. wtórnych soli żółciowych. Testy in vitro wykazują, że działanie przeciwnowotworowe (na linię komórkową raka żołądka, SGC7901) mogą wykazywać również substancje bioaktywne powstające podczas fermentowania żywności.

Regulacja składu ilościowego i jakościowego mikroflory jelitowej

Wiele badań wykazało działanie przeciwdrobnoustrojowe LAB, w tym na patogeny przenoszone przez żywność. Poznanych jest już kilka mechanizmów takiego oddziaływania bakterii kwasu mlekowego: po pierwsze, bakterie kwasu mlekowego konkurują z patogenami o składniki odżywcze i przestrzeń w jelitach i wytwarzają substancje przeciwdrobnoustrojowe, po drugie, ułatwiają i przyspieszają trawienie składników pokarmowych i regulują perystaltykę jelit. Takimi efektami można tłumaczyć zdolność LAB do zapobiegania i skracania czasu trwania biegunek.

Wiele dobrze zaprojektowanych i przeprowadzonych badań klinicznych dowiodło, że podaż fermentowanych produktów mleczarskich skutecznie zapobiega lub skraca czas trwania biegunki u niemowląt. Inne badania pokazują, że bakterie kwasu mlekowego mogą zmniejszyć częstość występowania biegunki związanej z terapiami antybiotykami lub tzw. biegunki podróżnych. Bakterie kwasu mlekowego mogą być skuteczne w walce z biegunką także ze względu na bezpośredni wpływ komórek bakteryjnych na układ odpornościowy. Te oddziaływania LAB mają ścisły związek z przypisywaną im zdolnością do redukcji ryzyka raka okrężnicy. Wprawdzie brak wyraźnego dowodu wykazującego związek między przyjmowaniem bakterii kwasu mlekowego z pożywieniem i zapobieganiem występowania nowotworów, jednak istnieją doniesienia sugerujące, że niektóre bakterie kwasu mlekowego mogą pomóc w zapobieganiu inicjacji raka okrężnicy.

Joanna Kołodyńska, Dyrektor Marketingu Grupy Polmlek

Joanna Kołodyńska

Dyrektor Marketingu Grupy Polmlek

Grupa Polmlek szczególnie po­leca klasyczną, naturalną ma­ślankę, która doskonale orzeźwia w upalne dni, świetnie pasuje do lekkich obiadów z młodych warzyw, idealnie łączy się z sezonowymi owocami w lekkie, aksamitne koktajle. Dzięki obecności żywych mikroorganizmów probiotycznych ma bardzo korzystny wpływ na organizm człowieka i mikroflorę bakteryjną zasiedlającą układ pokarmowy. Wspomaga układ im­munologiczny w walce z wirusami i drobnoustrojami. Ale przede wszystkim jest świeża, pyszna, ma gładką, lekko gęstą konsystencję i kwaskowy, orzeźwiający smak. Nie można zapomnieć o jogurtach smakowych z topperami, pełnymi musli, orzechów, kawałków koko­sa i jagód goji, będą idealną przekąską w ciągu dnia. Na szybkie i wygodne śniadanie mamy Jogurt z owsianką w wersji naturalnej lub z truskawkami albo polskimi jabł­kami z cynamonem. Owsianka występuje też w wersji wegańskiej i choć nie jest klasycznym fermentowanym produktem, również zawiera żywe kultury bakterii jo­gurtowych. W przypadku produktów fermentowanych należy pamiętać o dobroczynnym działaniu lecytyny, która jest zawarta w maślance, a która wspiera prawi­dłowe działanie układu nerwowego i poprawia pamięć. W procesie fermentacji naturalnemu rozkładowi ulega cukier mleczny – laktoza, dlatego produkty fermento­wane są bezpiecznym źródłem łatwo przyswajalnego białka i wapnia również dla osób nietolerujących laktozy. Są lekkostrawne, wspomagają perystaltykę jelit, a re­gularne spożywanie pomaga zapobiegać nowotworom jelita grubego. Przeciwdziałają miażdżycy dzięki mikro­organizmom, które przyczyniają się do pochłaniania i rozkładania cholesterolu. Produkty fermentowane mają niską zawartość tłuszczu. Jednym słowem, produkty fermentowane to samo zdrowie.

Dostępne są nieliczne dane kliniczne sugerujące, że żywność fermentowana przez LAB może mieć pozytywny wpływ na objawy nieswoistego zapalenia jelit (IBD). Jest to związane prawdopodobnie z modyfikacją składu mikroflory jelitowej w kierunku łagodzenia przebiegu IBD. Bakterie kwasu mlekowego wykazują także pewne obiecujące właściwości w walce z chorobami wrzodowymi żołądka i dwunastnicy. Szczególnie w tym przypadku rozpatruje się mechanizm konkurowania wybranych szczepów LAB z Helicobacter pylori o miejsca adhezji w śluzówce żołądka, ograniczając tym samym populację komórek H. pylori (wiadomo, że zakażenie bakteriami z gatunku H. pylori jest czynnikiem ryzyka wiązanym z wrzodami żołądka).


Wpływ LAB na skład ilościowy i jakościowy mikroflory jelitowej, jak również poprawę strawności składników pokarmowych skutkuje efektami hipocholesterolemicznymi. Niektóre szczepy LAB mogą wykazywać zdolność do absorbowania cząsteczek cholesterolu lub jego wytrącania, szczególnie w obecności soli żółciowych (koprecypitacji). Także EPS wytwarzane przez LAB wykazują w wielu badaniach działanie obniżające poziom cholesterolu, jak również przeciwcukrzycowe, przeciwutleniające i immunomodulujące. Oddzielne badania wykazują, że spożywanie mlecznych napojów fermentowanych może ułatwić kontrolę przyrostu masy ciała i modulować apetyt, zmniejszyć prawdopodobieństwo nie tylko rozwoju choroby sercowo-naczyniowej (CVD), ale również cukrzycy typu 2 (T2DM).

© fm

Podsumowanie

LAB to najczęściej używane mikroorganizmy do fermentacji żywności. Ich obecne wykorzystanie w produkcji żywności nie ogranicza się jednak tylko do wytwarzania kwasu mlekowego, ale wykracza znacznie poza powszechnie rozumiany proces fermentacji. Ich znaczenie związane jest głównie z ich aktywnością metaboliczną znajdującą zastosowanie funkcjonalne, bioochronne i probiotyczne. Ważne jest, aby pamiętać, że prozdrowotne oddziaływania LAB wymagają pewnej określonej liczby żywych komórek bakterii i stosowania wyselekcjonowanych szczepów o wyżej opisanych właściwościach udokumentowanych badaniami klinicznymi.