Rostlinné a bakteriální polysacharidy jako možné kryo- a lyo-protektivní látky pro dlouhodobou konzervaci a vývoj nových probiotik či synbiotik

Bc. Veronika Ryšavá

Master's thesis

Plant and bacterial polysaccharides as possible cryo- and lyo-protective substances for long-term conservation and development of new probiotics or synbiotics

Abstract:

V dnešní době, kdy je více nežli jasné, jak významnou roli hraje mikrobiom ve zdraví člověka, stoupá zájem o probiotické preparáty. Tyto doplňky stravy se nejčastěji podávají ve formě kapslí a tablet. Efektivnějším způsobem, tedy kromě každodenní konzumace fermentovaných potravin či nápojů, je podání tzv. synbiotik, které kromě probiotických mikroorganismů obsahují také živiny pro tyto bakterie. Během procesu konzervace je vhodné využití látek, které zvyšují jejich životaschopnost – kryoprotektiv respektive lyoprotektiv. Nové látky s potenciálním kryo – a lyoprotektivním účinkem jsou předmětem vědeckého zkoumání. Při dlouhodobé konzervaci potenciálně probiotických kmenů by takový účinek mohly mít i rostlinné, resp. bakteriální polysacharidy. Cílem této diplomové práce byl průzkum potenciálního kryo(lyo)protektivního účinku rostlinných a bakteriálních polysacharidů, konkrétně guarové a xantanové gumy. Tyto dvě sloučeniny se již běžně využívají v potravinářském průmyslu jako zahušťovadla a stabilizátory. Kromě toho vykazují i prebiotický účinek. Pro účely tohoto výzkumu bylo vybráno několik probiotických bakterií: Bifidobacterium bifidum, Bacteroides thetaiotamicron, Ruminococcus gnavus, Blautia luti, Blautia provensis a Bifidobacterium longum. U uvedených kmenů byla sledována vitalita buněk a následně byla porovnávána s pozitivní (25% glycerol v případě mrazení, 5% rekonstituované sušené mléko v případě lyofilizace) a negativní kontrolou (kultura bez přidaných látek). Ačkoliv v případě lyofilizovaných vzorků Bifidobacterium bifidum a Bacteroides thetaiotamicron se životaschopnost buněk po celou dobu experimentu (180 dní) významně neměnila, převážná většina námi testovaných kmenů však nevykazovala vyšší počty vitálních buněk v přítomnosti guarové či xanthanové gumy. S ohledem na dostupné informace z odborné literatury, a především z výsledků praktické části této práce nelze potvrdit, že by námi vybrané polysacharidy měly kryo(lyo)protektivní účinek. Získané poznatky by však mohly být nápomocné v budoucnu při dalších výzkumech v této oblasti.

Abstract:

Nowadays, when it is more than clear how the microbiome plays a role in human health, interest in probiotic preparations is increasing. These dietary supplements are most often given in the form of capsules and tablets. A more effective way, in addition to the daily consumption of fermented foods or drinks, is the consumption of so-called synbiotics, which, in addition to probiotic microorganisms, also contain nutrition for these bacteria. During the process of using substances, which preservation of their viability is appropriate – cryoprotectant or lyoprotectant. New substances with a potential cryo – and lyoprotective effect are the subject of the scientific research. In the long-term preservation of potentially probiotic strains, plant or bacterial polysaccharides. We focused on potential cryo(lyo)protective effects of plant and bacterial polysaccharides, specifically guar and xanthan gum. These two compounds are already commonly used in the food industry as thickeners and stabilizers. In addition, they also have a prebiotic effect. Several probiotic strains were selected for the purposes of this research: Bifidobacterium bifidum, Bacteroides thetaiotamicron, Ruminococcus gnavus, Blautia luti, Blautia provensis and Bifidobacterium longum. Cell vitality was monitored for the mentioned strains and subsequently compared with a positive (25% glycerol in the case of freezing, 5% reconstituted skimmed milk in the case of lyophilization) and a negative control (culture without added substances). Although in the case of lyophilized samples of Bifidobacterium bifidum and Bacteroides thetaiotamicron, cell viability did not change significantly throughout the experiment (180 days), the vast majority of the strains that we tested did not show higher numbers of vital cells in the presence of guar or xanthan gum. From the point of view of the available thesis and researches, and above all from the results of our experiment, it cannot be confirmed that the polysaccharides we selected had a cryo(lyo)protective effect. Therefore, these assumptions can be applied in future research

Keywords

probiotika, kryoprotektiva, lyoprotektiva, dlouhodobá konzervace bakterií, lyofilizace, mrazení, fyziologická intestinální mikrobiota

Keywords

probiotics, cryoprotectants, lyoprotectants, long-term preservation of bacteria, lyophilization, freeze-drying, physiological intestinal microbiota

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Jiří Killer, Ph.D.
• Reader: Jakub Mrázek, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition