Παραγωγή προβιοτικών γαλακτοκομικών προϊόντων με χρήση λυοφιλιωμένων και μη ακινητοποιημένων κυττάρων Lactobacillus casei
Authors: Μποσνέα Λουλούδα 
Published: August 2021

Τα πολυάριθμα οφέλη για την υγεία και η αυξανόμενη συνειδητοποίηση τωνκαταναλωτών για τα προβιοτικά έχουν κινήσει την προσοχή της βιομηχανίας τροφίμωνως προς την κατεύθυνση αυτή. Η προσθήκη προβιοτικών μικροοργανισμών στη διατροφήέχει πλέον καθιερωθεί στην παγκόσμια αγορά τροφίμων και οδηγεί στην ανάπτυξη καιεμπορευματοποίηση μεγάλου αριθμού προβιοτικών προϊόντων.Γενικά, ως προβιοτικά ορίζονται τα «ζωντανά μικροβιακά συμπληρώματα τροφώνπου έχουν ευεργετικές επιπτώσεις στον άνθρωπο όταν τα προσλαμβάνει για βελτίωση τηςεντερικής μικροβιακής ισορροπίας» Εντούτοις, προκειμένου να επιδράσουν θετικά οιπροβιοτικοί μικροοργανισμοί είναι ουσιαστικό να υπάρχουν τουλάχιστον 106 ζωντανάκύτταρα ανά γραμμάριο προϊόντος.Αυξημένο ποσοστό προβιοτικών μικροοργανισμών κατά την επεξεργασία καιαποθήκευσή τους έχει αναφερθεί όταν αυτά βρίσκονται σε ακινητοποιημένη κατάστασηΗ λυοφιλίωση είναι μια μέθοδος συντήρησης μικροοργανισμών που βρίσκειεφαρμογές σε ευαίσθητες και υψηλού κόστους ύλες καθώς διατηρεί τα μορφολογικά,δομικά, βιοχημικά και γενετικά χαρακτηριστικά των κυττάρων, διατηρεί μεγάλο μέροςτης βιωσιμότητας των μικροοργανισμών και των λειτουργικών ιδιοτήτων των πρωτεϊνών,των πεπτιδίων και των φαρμακευτικά ενεργών ουσιών. Η λυοφιλίωση των κυττάρωνβοηθάει στη συντήρησή τους για μεγάλες περιόδους αποθήκευσης, μειώνει το κόστοςμεταφοράς τους, ενώ παράλληλα παρέχει στη βιομηχανία τροφίμων έτοιμες προς χρήσηκαλλιέργειες. Ωστόσο, η ταχύτητα ψύξης των κυττάρων κατά τη διεργασία τηςλυοφιλίωσης και η παρουσία κρυοπροστατευτικών μέσων είναι δύο κρίσιμοι παράγοντεςτης διεργασίας.Οι στόχοι αυτής της διατριβής είναι η παραγωγή έτοιμων προς χρήση βιοκαταλύτητου προβιοτικού μικροοργανισμού L. casei σε ελεύθερη ή/ και ακινητοποιημένη μορφήσε φυσικά υποστρώματα, όπως κομμάτια μήλου, σταφίδες και κόκκους σιταριού. Επίσης,η σύγκριση των ακινητοποιημένων βιοκαταλυτών, λυοφιλιωμένων ή μη, μεταξύ τους καιμε τα ελεύθερα κύτταρα L. casei, καθώς και η μελέτη της καταλληλότητας αυτών για τηνπαραγωγή διαφόρων ζυμωμένων γαλακτοκομικών προϊόντων (γιαούρτι, τυριά).Οι βιοκαταλύτες που παρασκευάστηκαν με ακινητοποίηση σε κόκκους σιταριού,σταφίδες και κομμάτια μήλου λυοφιλιώθηκαν με ή χωρίς την χρήση κρυοπροστατευτικώνουσιών και αξιολογήθηκε η επίδραση των κρυοπροστατευτικών στην κινητική τωνζυμώσεων λακτόζης και γάλακτος στους 45οC. Επίσης, οι βιοκαταλύτες μελετήθηκαν όσοαφορά την επιβίωση των κυττάρων πριν και μετά τη συντήρηση και αποθήκευσή τους.Από τεχνολογική άποψη, τα αποτελέσματα είναι εξαιρετικά ελπιδοφόρα για πιθανήβιομηχανική εφαρμογή των παραγόμενων βιοκαταλυτών καθώς τα υποστρώματα πουχρησιμοποιήθηκαν παράγονται σε αφθονία, είναι φθηνά και κατάλληλα για τρόφιμα, ενώτα πιθανά πριβιοτικά χαρακτηριστικά τους μπορεί να βελτιώσουν τη βιωσιμότητα καιζωτικότητα των προβιοτικών κυττάρων στο γαστρεντερικό σύστημα. Γενικά εκ τωντριών υποστρωμάτων, την καλύτερη βιωσιμότητα των κυττάρων L. casei παρουσίασε ησταφίδα, χωρίς όμως σημαντικές διαφορές συγκρινόμενη με τους κόκκους σιταριού, τόσοπριν και μετά την λυοφιλίωση όσο και μετά από την αποθήκευση.Το σύστημα παρουσίασε λειτουργική σταθερότητα κατά τη διάρκεια διαδοχικώνεπαναλαμβανόμενων παρτίδων ζύμωσης, και ακολούθησε ικανοποιητική αποθήκευσητων λυοφιλιωμένων ακινητοποιημένων κυττάρων, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στηνπαραγωγή έτοιμων προς χρήση καλλιεργειών. Η αποθήκευση των λυοφιλιωμένωνβιοκαταλυτών για 12 μήνες στους -18οC συνέβαλλε στη διατήρηση της βιωσιμότητας τωνκυττάρων L. casei καθώς και της ζυμωτικής ικανότητας των βιοκαταλυτών.Καθώς τα ζυμωμένα προϊόντα γάλακτος παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατροφή τωνανθρώπων ανά τον κόσμο και έχουν αναγνωριστεί από τους διαιτολόγους ότι είναιωφέλιμα για την ανθρώπινη υγεία, οι παραχθέντες βιοκαταλύτες χρησιμοποιήθηκαν γιατην παραγωγή ορισμένων αντιπροσωπευτικών γαλακτοκομικών προϊόντων. Έτσιπαρασκευάστηκαν γιαούρτια, τυρί τύπου «φέτας», τύπου «τελεμέ», τύπου «κεφαλοτύρι»και τύπου «μυζήθρας» προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση των βιοκαταλυτών σταφυσικοχημικά, μικροβιολογικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των προϊόντωναυτών. Επίσης, μελετήθηκε η βιωσιμότητα των κυττάρων L. casei στα προϊόντα αυτάκατά την συντήρηση ή/ και την ωρίμανση τους.Γενικά τα γιαούρτια που παρασκευάστηκαν με τους ακινητοποιημένουςβιοκαταλύτες χαρακτηρίστηκαν από καλά φυσικοχημικά, μικροβιολογικά καιοργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Τα γιαούρτια με ακινητοποιημένα κύτταρα L. casei σεσιτάρι και σταφίδες είχαν υψηλό πληθυσμό L. casei, γεγονός που προσδίδει προβιοτικόχαρακτήρα σε αυτά.Η προσθήκη ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei σε μήλα κατά την παραγωγήτυριού τύπου «Φέτας» έδειξε ότι τα κομμάτια μήλου αποτελούν ένα πολύαποτελεσματικό υπόστρωμα για την επιβίωση των κυττάρων L. casei κατά την ωρίμανσητων τυριών αυτών. Επιπλέον, δεν παρατηρήθηκε αλλοίωση στα αλατισμένα τυριά τουτύπου αυτού που παρασκευάστηκαν με ακινητοποιημένα και ελεύθερα κύτταρα L. caseiμετά από ωρίμανση 7 μηνών και ήταν οργανοληπτικά αποδεκτά όταν συγκρίθηκαν με τοεξαιρετικά δημοφιλές τυρί φέτα.Επίσης, η παραγωγή τυριών τύπου «τελεμέ», «κεφαλοτύρι» και «μυζήθρας» μεπροσθήκη ακινητοποιημένων βιοκαταλυτών L. casei σε κόκκους σιταριού, σε σταφίδεςκαι κομμάτια μήλου έδειξε την αποτελεσματικότητα των υποστρωμάτων αυτών στηνεπιβίωση των κυττάρων L. casei κατά την ωρίμανση και συντήρησή τους. Γενικά, δενπαρατηρήθηκαν αλλοιώσεις στα τυριά που παρασκευάστηκαν με τους ακινητοποιημένουςβιοκαταλύτες και οργανοληπτικά ήταν αποδεκτά από τους κριτές. Ωστόσο, αν και ηακινητοποίηση των κυττάρων L. casei φαίνεται ότι δρα θετικά στη διατήρηση τηςζωτικότητας των κυττάρων συστήνεται η προσθήκη αρχικών καλλιεργειών κατά τηνπαραγωγή των τυριών για επιτάχυνση της λιπόλυσης και της πρωτεόλυσης και κατ’επέκταση της βελτίωσης των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των τυριών.Οι κόκκοι σιταριού, οι σταφίδες και τα κομμάτια μήλου είναι υποσχόμεναυποστρώματα ακινητοποίησης προβιοτικών και φαίνεται εφικτή η χρήση τους στηνπαραγωγή διάφορων τροφίμων πέραν των γαλακτοκομικών, όπως δημητριακών, ψωμιούκαι προϊόντων κρέατος.