Исследование закваски для получения домашнего йогурта

Введение

Пробиотики — микроорганизмы, приём которых может быть полезен для здоровья. Большинство пробиотиков — бактерии, но это могут быть и другие микроорганизмы, например, дрожжевые грибки. При назначении в достаточном количестве они способны оказывать положительное воздействие на организм. Применение пробиотиков может оказывать следующие воздействия на организм:

• воздействие на противоинфекционные защитные механизмы;
• иммунномодуляторное;
• улучшение барьерных функций;
• метаболические эффекты;
• изменение моторики и функции кишечника.

Тщательное изучение в экспериментальных и клинических условиях демонстрировало определённые эффекты пробиотиков, но эффективность и воспроизводимость лечебных мероприятий с использованием пробиотиков ещё не подтверждены.

Пробиотики не только являются предметом всесторонних научных изысканий, но и представляют собой важный товар на мировом рынке. На сегодняшний день широкому кругу потребителей доступны сотни пробиотических продуктов питания и пищевых добавок, производители которых обещают решение самых разнообразных проблем со здоровьем. Пробиотики, в основном, применяются в качестве профилактических средств и сопутствующей терапии, и не являются основным лечением заболеваний. При применении пробиотиков в качестве основного лечения описано много примеров их положительного воздействия, но эффект большинства составов слабый и при оценке трудно отличим от эффекта плацебо.

В будущем возможно расширение показаний для применения пробиотиков:

• биотерапия с использованием антибиотикочувствительных бактерий для замещения резистентных;
• предотвращение транслокации патогенных бактерий с кожи и слизистых во внутреннюю среду организма;
• способствование более быстрому наращиванию массы тела;
• эрадикация некоторых видов бактерий из организма, например, Helicobacter pylori у пациентов с язвой желудка;
• восстановление состава микрофлоры после лечения антибиотиками;
• изменение состава микрофлоры кишечника в соответствии с особенностями диеты;
• улучшение метаболизма оксалатов с целью снижения частоты образования камней в почках и мочевом пузыре;
• разрушение потенциально опасных химических веществ, особенно в случаях их постоянного воздействия на организм, например, на работе;
• подавление патогенных S.aureus и Clostridium difficile у стационарных пациентов;
• профилактика инфекций мочевого пузыря.

Учитывая потенциальную опасность, связанную с применением живых микроорганизмов, в том числе развитие инфекции, перспективным шагом является замена живых микроорганизмов на отдельные компоненты микробных клеток и продукты обмена бактерий. Такой подход может оказаться более эффективным. Когда будут выявлены биоактивные молекулы, обеспечивающие действие эффективных пробиотиков, именно эти молекулы можно будет использовать в очищенном виде. К продуктам метаболизма, полученным из бактерий, входящих в состав пробиотиков, которые можно использовать с лечебной целью, относятся короткоцепочечные жирные кислоты, пептидогликан клеточной стенки и ДНК [1].

Поиск микроорганизмов, которые можно использовать в качестве пробиотиков, представляет собой длительный и сложный процесс. Состав пробиотика должен быть, в первую очередь, безопасным. Микроорганизм не должен быть патогенным, и особое внимание должно уделяться возможности развития инфекции и лиц с иммунодефицитом. Культура, входящая в состав пробиотика, не должна нести плазмид, содержащих гены, ответственные за антибиотикорезистентность, поскольку эти гены могут быть переданы патогенным микробам в организме пациента. Микроорганизмы должны быть устойчивы к действию кислоты и желчи, чтобы достичь предполагаемой зоны колонизации. Необходимо использование in vitro и in vivo моделей для уточнения механизма действия пробиотиков.

На современном этапе необходимо проведение тщательно спланированных (рандомизированных, плацебо контролируемых) клинических испытаний пробиотиков, в которых будет широко исследоваться микрофлора пациентов, будут чётко определены конечные точки, и подробно проинформированные пациенты будут согласны принимать лечение[1].

Каждый приписываемый пробиотику эффект необходимо связать с конкретным штаммом, входящим в его состав. Эффекты, свойственные определенному штамму, не должны переноситься на другие штаммы этого же вида. Необходимо изучение механизмов действия каждого пробиотика, чтобы выяснить, можно ли общими механизмами объяснить их активность при различных физиологических и патологических состояниях.

Бактерии в организме неизбежно взаимодействуют друг с другом, и это взаимодействие может играть решающую роль в поддержании здоровья. Способность пробиотиков вмешиваться в эти взаимодействия делает необходимым изучение разных типов нормальной микрофлоры (включая маленьких детей, пожилых и людей с иммудефицитом), чтобы убедиться в безопасности назначаемых пробиотиков. Необходимо понимание фундаментальных основ экологии микроорганизмов.

Целью данной курсовой работы является изучение технологии приготовления домашнего йогурта на основе закваски «Эвиталия».

В ходе выполнения курсовой работы были поставлены следующие задачи:

• Микроскопическое исследование домашнего йогурта
• Выявление влияния температуры на продолжительность культивирования.

1. Теоретическая часть

1.1 История открытия пробиотиков

Сто лет назад, Илья Мечников (русский ученый, лауреат Нобелевской премии и профессор Пастеровского института в Париже) выдвинул теорию, что бактерии молочной кислоты (БМК) способствуют улучшению здоровья и долголетию. Он предположил, что «кишечная ауто-интоксикация» и возникающие вследствие ее вещества могут быть продавлены с помощью модификации кишечных бактерий и замены протеолитических микробов, таких как клостридиум, производящих токсические вещества (включая фенолы, индолы и аммиак после переваривания белков), на полезные микроорганизмы. Он разработал диету с добавлением молока, ферментированного бактерией, которую он назвал «Болгарской палочкой»[2].

В 1917 году, еще до открытия сэром Александром Флемингом пенициллина, германский профессор Альфред Ниссле изолировал непатогенный штамм кишечной палочки из фекалий солдата Первой мировой войны, который не вызывал развития энтероколита во время тяжелой эпидемии шигеллеза. Заболевания желудочно – кишечного тракта и ранее часто лечились жизнеспособными непатогенными бактериями для изменения или замещения кишечных микроорганизмов. Штамм кишечной палочки Ниссле 1917 – один из немногих примеров не-БМК пробиотиков [2].

Бифидобактерия была впервые изолирована Анри Тиссье (Пастеровский институт) от новорожденного, получавшего грудное кормление, и названа им Bacillus bifidus communis. Тиссье утверждал, что бифидобактерии могут заменить протеолитические бактерии, вызывающие диарею, и рекомендовал введение бифидобактерий новорожденным, страдающим от этого синдрома.

Термин «пробиотики» впервые был введен в 1965 г. Лилли и Стиллуэллом; в противоположность антибиотикам, пробиотики были описаны как микробные факторы, стимулирующие рост других микроорганизмов. В 1989 г. Рой Фуллер подчеркнул необходимость жизнеспособности пробиотиков и выдвинул идею о их положительных действиях для пациентов [2].

1.2 Характеристика пробиотиков, пребиотиков и симбиотиков

Пробиотики – это живые микроорганизмы, которые могут быть включены в состав различных типов пищевых продуктов, включая лекарственные препараты и пищевые добавки. Наиболее часто используются как пробиотики штаммы лактобактерий и бифидобактерий. Также для этой роли могут служить дрожжевые Saccharomyces cerevisiae и некоторые штаммы кишечной палочки. БМК, включая штаммы лактобактерий, которые использовались в течение тысячелетий для ферментации пищи, обладают двойным действием как ферментативные агенты и, дополнительно, потенциальным оздоравливающим эффектом. Тем не менее, строго говоря, термин «пробиотики» должен употребляться в отношении живых микроорганизмов, показавших в контролируемых исследования пользу для здоровья человека. Ферментация пищевых продуктов дает им характерный вкус и снижает их рН, что предотвращает заражение потенциальными патогенами. Ферментация в основном применяется в сохранении широкого спектра сельскохозяйственных продуктов (зерновые культуры, корнеплоды, клубни, фрукты и овощи, молоко, мясо, рыба и т.д.).

Функциональная характеристика непатогенных, нетоксичных, грамм- положительных, ферментативных бактерий, которые связаны с продукций молочной кислоты из карбогидратов, делает их совершенно незаменимыми для ферментации пищевых продуктов. В эту группу включены штаммы Lactobacillus, Lactococcus, и Streptococcus thermophilus. Так как вид Bifidobacterium не связан с ферментацией пищи и таксономически отличается от других БМК,обычно его не включают в эту группу. Многие пробиотики также представляют собой БМК, но некоторые (например, определенные штаммы E.coli, спорообразные и дрожжевые, используемые в качестве пробиотиков) ими не являются.

Пребиотики – это пищевые вещества (в основном состоящие из некрахмальных полисахаридов и олигосахаридов, плохо перевариваемых человеческими ферментами), которые питают определенную группу кишечных микроорганизмов.

В отличие от пробиотиков, большинство пребиотиков используются в качестве пищевых добавок – в бисквитах, кашах, шоколаде, пастообразных и молочных продуктах. Наиболее известные пребиотики:

• Олигофруктоза
• Инулин
• Галакто-олигосахариды
• Лактулоза

Олигосахариды грудного молока Лактулоза – это синтетический дисахарид, использующийся как препарат при лечении запоров и печеночной энцефалопатии. Пребиотическая олигофруктоза (ОФ) в естественном виде присутствует во многих пищевых продуктах, например в пшенице, луке, бананах, меде, чесноке и луке-порее. ОФ также может быть выделена из корня цикория или ферментативно синтезирована из сукрозы. Ферментация ОФ в толстой кишке вызывает множество физиологических эффектов, включая:

• Повышение количества бифидобактерий
• Увеличение всасываемости кальция
• Увеличение объема каловых масс
• Уменьшение транзитного времени прохождения через желудочно-кишечный тракт
• Вероятно, снижение уровня липидов в крови


Увеличение количества бифидобактерий в толстой кишке обладает положительным 
эффектом для здоровья, посредством производства компонентов, ингибирующих потенциальные патогенны, снижением уровня аммиака в крови и производством витаминов и пищеварительных ферментов. Синбиотики представляют собой соответствующую комбинацию пре- и пробиотиков. Синбиотический эффект совмещает эффекты тех и других.

1.3 Безопасность продуктов на основе пробиотиков

Исследования пробиотиков дают возможность предположить о наличии у них многих положительных эффектов для здоровья человека. Тем не менее, конкретный эффект может быть приписан только исследуемому штамму (штаммам), но не видам и не целой группе БМК или другим пробиотикам. 
Смысл штамм-специфичности эффектов состоит в следующем:

На каждый специфический штамм, перед поступления продуктов с ним в 
продажу, должна иметься документация, подтверждающая его положительные 
эффекты для здоровья.

Результаты исследований и обзорные статьи по специфическим штаммам не 
могут использоваться как доказательство эффективности неисследованных 
штаммов.

Исследования, показавшие эффективность определенного штамма в определенной дозе не могут служить доказательством его эффективности в дозе меньшей.

В вопросе функциональной эффективности также должна рассматриваться роль веществ носителей/наполнителей. Некоторые эффекты не могут быть воспроизведены при использовании другого носителя/наполнителя - например, за счет уменьшения жизнеспособности штамма. Пробиотический штамм классифицируется классом, видом и альфанумерологическим названием. В научном сообществе существует согласованная номенклатура микроорганизмов – например, Lactobacillus casei DN-114 001 или Lactobacillus rhamnosus GG. Маркетинг и торговые наименования не регулируются, таким образом, компании могут называть свои продукты – пробиотики по собственному желанию.

Пробиотики рассчитаны на помощь организму человека, естественным образом имеющим кишечную флору. Некоторые пробиотики используются для профилактики развития диареи, вызванной применением антибиотиков, или как часть комплексного лечения вызванного антибиотиками дисбиоза. В проведенных исследованиях были показаны различные эффекты пробиотиков при многих желудочно – кишечных и экстракишечных нарушениях, включая воспалительную болезнь кишечника (ВБК), синдром раздраженного кишечника (СРК), вагинальные инфекции и расстройства иммунитета. Также некоторые пробиотики были исследованы в отношении эффекта при атопической экземе, ревматоидном артрите и циррозе печени. Имеются данные о клинических доказательствах роли пробиотиков в снижении уровня холестерина, но результаты различных исследований противоречивы.

В целом, наиболее сильные доказательства эффективности пробиотиков связаны с их использованием для улучшения функционирования кишечника и стимулирования иммунной системы.

Наиболее широко распространенными формами пробиотиков служат молочные продукты и продукты, усиленные пробиотиками (таблица 1).