Probiotikus mikrobák szaporodásának vizsgálata izotherm DSC-módszerrel

Sokan ismerik a probiotikus tejtermékek egészségmegő rzésben betöltött pozitív hatását. Ehhez a kereskedelemben kapható „élő flórás” tejtermékek útján juthatunk hozzá. Azt már kevesebben tudják, hogy ezen hasznos mikroorganizmusok szaporodásukhoz cukrot vesznek igénybe, melyhez a tejben lévő tejcukor vagy hozzáadott répacukor szolgál forrásul. Kísérleteinkben e cukorforrást a mézben lévő könnyen felvehető cukrokkal (glükóz, fruktóz) helyettesítettük és vizsgáltuk hatását a probiotikus mikróbák szaporodására a Pécsi Tudományegyetem bevonásával. Megállapítottuk, hogy a méz, mint cukorforrás egyértelmű pozitív hatást gyakorol e hasznos mikrobák fejl ő déséhez, sőt az akácméz mellett a „TöbbmintMéz” termékcsaládból a zsálya és csipkebogyó méhtermék kiemelkedő eredményt hozott.

Schäffer, B.1, Keller, B. 1, Daróczi, L. 2, Lőrinczy, D. 3

1 : Pécsi Milker Élelmiszertudományi Kft., H-7622 Pécs, Nyírfa u. 2/a.
2
: Y-Food Élelmiszeripari, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft., H-4100 Berettyóújfalu, Dózsa Gy. u. 28/a.
3
: Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar Biofizikai Intézet, H-7624 Pécs, Szigeti u. 12.

1. Bevezetés

A korszerű táplálkozás iránti fokozódó fogyasztói igény hívta életre az un. funkcionális élelmiszereket, amelyek a bennük lévő tápanyagokon túl egy vagy több fokozottan egészségvédő (bioaktív) komponenst is tartalmaznak (3). A tejtermékek területén már 1907-ben utaltak egyes savanyító mikrobák bioaktivitására, a balkáni pásztorok hosszú életkorát az általuk nagy mennyiségben fogyasztott joghurttal hozták összefüggésbe (2). A funkcionális tejtermékek területén az utóbbi évtizedben a probiotikus és prebiotikus fermentált tejtermékek terjedtek el. E termékek jótékony hatásait Magyarországon is külön könyvben foglalták össze (7), de terápiás hatásukat is publikálták hasmenéses betegeknél (1).

A világviszonylatban fogyasztott probiotikus tejtermékek zömét az ízesített változatok alkotják, amelyek édesítőszere ma még elsősorban a finomított cukor (pl. szacharóz). A fogyasztókban joggal merül fel ennek a táplálkozásélettanilag nem preferált alkotórésznek a kiváltása egy természetes édesítőszerre, amely előnyösen a méz.

Munkánkban a Magyar Állam által támogatott OMFB-00938/2009 számú projekt keretében arra kerestük a választ, hogy az édesítő szacharóz mézzel történő felváltása változtat-e a probiotikus mikrobák szaporodásán. Elsősorban azt kívántuk vizsgálni, hogy a fermentálás során képződött mikrobák mennyiségében történik-e változás. Tekintettel arra, hogy a fermentálást követően a termékben mérhető telepképző mikrobaszám számos körülmény (pl. tárolási hőmérséklet, idő) függvénye, célszerűnek látszott olyan módszert alkalmazni, amely közvetlen a mikrobák képződésére (osztódás) nyújt tájékoztatást. Korábbi munkáink során megállapítottuk, hogy a mikrobák szaporodásának nyomonkövetésére alkalmas az izotherm DSC-módszer (6), a görbe dekonvolúciójával (5) pedig meghatározható a probiotikus csírák aránya (4).


2. Anyagok és módszerek

Kísérleteinkben a magyar Prebiolact-2 kereskedelmi megnevezésű kultúra mikrobáinak szaporodását vizsgáltuk. A kultúra prebiotikus tulajdonságait klinikai vizsgálatok igazolják (8).

A kontroll és a kísérleti minta receptúrájának összeállításánál azt vettük figyelembe, hogy a minták tejalkotórész- és szénhidrát tartalma azonos legyen és azok csak a méz szénhidrát-mentes alkotórész tartalmában különbözzenek. Az előzőekben leírt feltételeknek megfelelő receptúrákat az 1. táblázatban mutatjuk be. A táblázatban szereplő akácméz szénhidrát tartalma 77,0% volt.

1. táblázat

A vizsgálatba bevont minták összetétele

Az alkotórész

megnevezése

mennyisége, g/100g

kontroll (c-tej)

kísérleti (m-tej)

Teljes tej, 3,6% zsírtartalmú

87,0

87,0

Kristálycukor

10,0

-

Ivóvíz

3,0

-

Akácméz

-

13,0

Összesen:

100,0

100,0

A minták feldolgozása során minimális hőkezelést alkalmaztunk, annak érdekében, hogy a méz biológiailag aktív alkotórészei a lehetséges minimális károsodást szenvedjék. Alapanyag tejként így kereskedelemben kapható homogénezett UHT-kezelt tejet használtunk, amelybe a kristálycukrot, ill. az akácmézet 60ºC-on oldottuk be.

A tejmintákból 900-900 mg-ot mértünk be egy 1000 mg befogadóképességű batch-cellába úgy, hogy a bemért tömegek páronként ±2 mg-on belül megegyezzenek. Az egy c-tej és m-tej pár egyazon alapanyagból készült és egyazon kultúrával lett beoltva. A beoltást a batch-cellába mért 50-50 μl Prebiolact-2 kultúrával végeztük, majd a lezárt cellákat 10 sec-ig intenzíven kevertük. Referencia anyagként desztillált vizet használtunk, amelynek tömege 0,8 mg-on belül megegyezett a minta tömegével.

A beoltott mintát a referencia anyaggal együtt SETARAM Micro DSC-II ultraérzékeny scanning caloriméterbe vittük, amelyben megvártuk 36ºC-on a hőegyensúly beálltát, amit követően izotherm körülmények között felvettük a DSC-görbét 1100 perces adatgyűjtéssel. A munkát úgy irányítottuk, hogy a kultúra befecskendezését követő 1 órán belül a mérés minden esetben megkezdődött, így a mikrobák csak ezt követően kezdtek szaporodni.

Az első mintapár c-tejéből 900 g-ot 50 ml Prebiolact-2 kultúrával beoltottunk (az izotherm DSC-vizsgálatoknál felhasználtak 1000-szeres mennyisége), majd azt 36ºC-on 1100 percig fermentáltuk, 5ºC-ra hűtöttük és 24 órán belül megvizsgáltattuk a benne lévő probiotikus csíraszámot akkreditált mikrobiológiai laboratóriumban a telepszámláláson alapuló MSz EN ISO 4833:2003 módszerrel.


3. Eredmények és értékelésük.

Az 1. ábrán annak a c-tejnek az izotherm DSC-görbéjét mutatjuk be, amelynek 1000-szeres mennyiségek felhasználásával végzett fermentációt követően megmértük a probiotikus telepképző élő csíraszámát is.

1. ábra A c-tej minta fermentációjának izotherm DSC-görbéje

Az 1. ábrán jól látszik, hogy a Prebiolact-2 kultúra alapvetően két, egymástól jól elkülöníthető csíracsoportot tartalmaz. Az egyik csíracsoport mikrobái gyorsan szaporodnak, a hőáram 50 percnél mutat maximális értéket. A másik csíracsoport szaporodása lassúbb, a hőáram maximuma 140 percnél van, viszont ennek a csíracsoportnak a mennyisége lényegesen nagyobb.

A teljes izotherm DSC-görbe integráljából számolt enthalpiaérték -4,5466 J/g. Az 1000-szeres mennyiségek felhasználásával végzett fermentációt követően a mintában

5,4·108 CFU/g élő telepképző mikrobaszámot mértünk,így az egy telepképző mikroba keletkezésekor felszabaduló hőmennyiség 0,84·10-8 J-nak felel meg.

A 2. ábrán egy azonos alapanyagból készült cukorral édesített (pro-c-milk) és mézzel édesített (por-m-milk) tej fermentációjának izotherm DSC-görbéjét mutatjuk be.

2. ábra Egy c-tej és m-tej mintapár fermentációjának izotherm DSC-görbéje

A 2. ábra jól mutatja, hogy mindkét minta fermentációjának hasonló lefutású az izotherm DSC-görbéje. Jól megkülönböztethetők a gyorsabban és a lassabban szaporodó csíracsoportok hőáramai, amelyek közül a gyorsan szaporodó rész hőárammaximuma az m-tej fermentációjának izotherm DSC-görbéje esetén nagyobb. Az ábrán az is jól látszik, hogy a mézzel édesített mintában a probiotikus kultúra lényegesn gyorsabban kezd szaporodni és az egész fermentáció is gyorsabban megy végbe, mint a cukorral édesített tejben.

A 2. táblázatban a három sorozatban mért enthalpiaértékeket, a nekik megfelelő telepképző csíraszámokat, az eltéréseket és az átlagértékeket foglaltuk össze.


2. táblázat

A c- és m-tejek három fermentálási sorozata során felvett izotherm DSC-görbéinek enthalpiaértékei (H), és az azoknak megfelelő telepképző csíraszámok (M)

Sorozat-

szám

A minta

jele

H

J/g

M

108 CFU/g

1

c-tej

4,55

3,82

m-tej

4,97

4,17

Δ m-c

0,42

0,35

Δ %

9,2

9,2

2

c-tej

3,87

3,25

m-tej

3,98

3,31

Δ m-c

0,11

0,09

Δ %

2,8

2,8

3

c-tej

5,05

4,24

m-tej

5,36

4,50

Δ m-c

0,31

0,26

Δ %

6,1

6,1

Átlag Δ m-c

0,28

0,24

Átlag Δ %

6,0

6,0

4. Következtetések

Kísérleteink eredményei bizonyították, hogy a szacharózzal és a mézzel édesített tejben egyaránt jól szaporodnak a probiotikus Prebiolact-2 kultúra mikrobái. A fermentációs folyamatot a mikrobák hőtermelése alapján követő izotherm DSC-görbék lefutása hasonló, mindkét esetben alapvetően két, egy gyorsabban és egy lassabban szaporodó csíracsoportot jeleznek. A görbék integrálásával nyert enthalpiaértékek mindhárom sorozatban a mézzel édesített tejek fermentációjánál nagyobb, ami azt jelzi, hogy több probiotikus csíra képződik. A növekmény átlagosan 0,28 J/g, ill 6%. Ez telepképző csíraszámban 24·106 CFU/g növekménynek felel meg, ami 24-szerese a probiotikus tejtermékek nemzetközileg előírt min. 106 CFU/g probiotikus élő csíraszámának.

Megállapíthatjuk tehát, hogy a szacharóz édesítőszer mézzel történő kiváltása nem rontja, hanem inkább serkenti a probiotikus mikrobák szaporodását.


Összefoglalás

A korszerű táplálkozás iránti fokozódó fogyasztói igény eredményezte azt, hogy a fermentált tejtermékek (pl. joghurt, kefír) döntő többsége ma már probiotikus mikrobák felhasználásával készül. E termékcsoport zömét az ízesített változatok alkotják, amelyek édesítőszere ma még elsősorban finomított cukor (pl. szacharóz). Ennek a finomított szénhidrátnak a kiváltására alkalmas a természetes eredetű (és így táplálkozásélettanilag preferált) méz.

Munkánkban arra kerestük a választ, hogy az édesítő szacharóz mézzel történő felváltása változtat-e a probiotikus mikrobák szaporodásán.

Kísérleteinkben a leggyakrabban használt 3,6% zsírtartalmú tejet az átlagosan alkalmazott 10% szacharózzal édesítettük, a szárazanyag-tartalmi különbséget 3% ivóvízzel egyenlítettük ki (kontroll-minta). A kísérleti mintánál édesítésre 13% akácmézet (77% szárazanyag-tartalmú) alkalmaztunk. A beoltást 5% mennyiségű, klinikailag igazoltan probiotikus hatású kultúrával végeztük. A fermentálás 1000 mg befogadóképességű Batch-cellában történt 36ºC hőmérsékleten 18 óra alatt, miközben SETARAM Micro DSC-II ultraérzékeny scanning kaloriméterben felvettük az izotherm DSC-görbét. A görbe integrálásával mértük az enthalpiát, ami arányos a fermentáció során képződött probiotikus mikrobák számával.

Kísérleteinkből megállapítottuk, hogy a méz nemhogy nem gátolja, hanem elősegíti a probiotikus mikrobák szaporodását. A szacharózzal és az akácmézzel édesített mintapároknál minden esetben a mézet tartalmazó mintáknál mértük a nagyobb entalphiát.

Irodalom

1. Isolauti, E., Da Costa, R., Gibson, G., Saavedra, J.: Functional foods and probiotics.

J. of Pediatric Gastroenterol. and Nutr. 35 106-109 (2002)

  1. Metchnikoff, É.: Prolongation of Life: Optimistic Studies. William Heinemann, London and G. P. Putmams’s Sons, New York, 1907, 1-343
  2. Pfannhauser, W.: Functional food – What does it mean? Workshop abstracts Functional Foods; Probiotics, SZIE ÉTK, Budapest, 4-9 (2003)

4. Schäffer, B., Lőrinczy, D.,: Isoperibol calorimetry as a tool to evaluate the impact of the ratio of exopolysaccharide-producing microbes on the properties of sour cream. J. Thermal Anal. Calorim. 82 537-541(2005)

5. Schäffer, B. jun., Schäffer, B., Lőrinczy, D.: Decompositoin of DSC curves of dairy products with Gaussian functions. J. Thermal Anal. Calorim. 82 531-535(2005)

  1. Schäffer, B., Szakály, S., Lőrinczy, D.: Examination of the growth of probiotic culture combinations by the isoperibolic batch calorimetry. – Thermochimica Acta 415 123-126 (2004)
  2. Szakály, S.: Probiotikumok és humánegészség. G-Print Nyomda, Budapest, 1-52 (2004)
  3. s zakály s., s chäffer B., Keller B., Szakály Z.: Funkcionális élelmiszerek kifejlesztésének és piacfelmérésének fontosabb eredményei. – Main results of development and marketing survey of functional foods. Tejgazdaság 69 (1) 23-30 (2009)