Izolace bakterií mléčného kvašení a stanovení jejich fermentačních vlastností

Bc. Anastázie Paclová

Master's thesis

Isolation of lactic acid bacteria and analysis of their fermentation properties

Abstract:

Cílem této práce bylo porovnat fermentační vlastnosti bakterií mléčného kvašení izolovaných z tradičního domácího kysaného mléčného produktu ze střední Asie s bakteriemi mléčného kvašení typickými pro produkty komerčně dostupné na českém trhu. Z gruzínského výrobku byly vyizolovány čtyři kultury, které byly pomocí MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie identifikovány jako Streptococcus salivarius subsp. thermophilus a tyto izoláty byly porovnány se čtyřmi totožnými druhy izolovanými z různých českých výrobků. Bylo provedeno: stanovení titrační a aktivní kyselosti, množství kyseliny mléčné a také stanovení počtu mikroorganismů kultivačně.V první části experimentu byly testovány streptokoky ve formě čistých kultur, ve druhé a třetí části experimentu v symbiotické formě s Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, který je spolu se Streptococcus salivarius subsp. thermophilus součástí běžné jogurtové kultury. Jako fermentační médium bylo zvoleno polotučné UHT mléko (v první i druhé části experimentu) a polotučné UHT mléko s přídavkem polotučného sušeného mléka (ve třetí části experimentu). Kysací schopnosti vybraných izolátů byly hodnoceny pomocí titrační kyselosti (metodou dle Soxhlet-Henkela), aktivní kyselosti (pH metrem a reflektometrem) a stanovení obsahu kyseliny mléčné (reflektometrem) ve vybraných hodinách. Zároveň bylo u všech vzorků v průběhu pokusu kultivačně stanoveno množství mikroorganismů. Ze sledovaných gruzínských vzorků vycházely nejlépe vzorky G3 a G6 ve všech částech experimentu. Zároveň se u všech gruzínských vzorků potvrdilo, že hodnoty titrační kyselosti týchž vzorků, byly daleko vyšší v zahuštěném mléce. Pro posouzení obsahu kyseliny mléčné by bylo vhodné provést opakovaná měření skrz přesnější metody (např. HPLC, NMR). U vzorku G12 vycházela značně vyšší tolerance k nízkým hodnotám pH než u ostatních vzorků, kde i přesto, že výsledné pH bylo 3,90, počet streptokoků zůstal u vzorku G12 stejný – v řádu 107 KTJ/ml. V rámci statistického vyhodnocení dvou sledovaných skupin (skupina 1 reprezentující izoláty streptokoků z Gruzie versus skupina 2 reprezentující izoláty získané na území ČR), nebyly rozdíly v kysacích schopnostech bakterií mléčného kvašení statisticky významné (P > 0,05) nebo tomu nebylo možné přisuzovat významnou váhu z hlediska doporučeného opakování měření u některých vzorků. Z tohoto hlediska byla nulová hypotéza přijata, vzorky se mezi sebou významně nelišily. Určité rozdíly mezi gruzínskými vzorky ale pozorovány byly, ať už z hlediska titrační kyselosti, tak z hlediska růstu v mléce. Bylo by vhodné do budoucna tyto izoláty zidentifikovat pomocí molekulárně-genetických metod.

Abstract:

The aim of this thesis was to compare the fermentation properties of lactic acid bacteria isolated from traditional home fermented milk product from Central Asia with lactic acid bacteria typical for products commercially available on the Czech market. Four cultures were isolated from the Georgian product and identified by MALDI-TOF mass spectrometry as Streptococcus salivarius subsp. thermophilus and these were compared with four identical species isolated from different Czech products. In this work was measured titration acidity, pH and amount of lactic acid and the numbers of microorganisms were determined by cultivation.In the first part of the experiment, streptococci were tested in the form of pure cultures, in the second and third parts of the experiment with Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, which together with Streptococcus salivarius subsp. thermophilus is part of a common yogurt culture. Half-fat UHT milk (in the first and second part of the experiment) and half-fat UHT milk with the addition of half-fat milk powder (in the third part of the experiment) were chosen as fermentation medium.The fermentation capabilities of selected isolates were evaluated by titratable acidity (Soxhlet-Henkel method), active acidity (by pH meter and reflectometer) and determination of lactic acid content (by reflectometer) at selected hours. During the experiment, were at the same time determined cultivation number of microorganisms in all samples.Samples G3 and G6 had the best results of the observed Georgian samples in all parts of the experiment. At the same time, it was confirmed for all Georgian samples that the titratable acid values of the same samples were much higher in the thickened milk. To assess the lactic acid content, it would be appropriate to perform repeated measurements through more accurate methods (eg HPLC, NMR). The G12 sample showed a much higher tolerance to lower pH values than the other samples, where even the resulting pH was 3.90, the number of streptococci remained the same in the G12 sample - in an amount of 107 CTU / ml.Within the statistical evaluation of two monitored groups (group 1 representing streptococcal isolates from Georgia versus group 2 representing isolates obtained in the Czech Republic), the differences in fermentation abilities of milk fermentation bacteria were not statistically significant (P> 0.05) or it was not significant in terms of the recommended repetition of measurements for some samples. From this point of view, the null hypothesis was rejected. The samples did not significantly differentiate from each other. However, some differences between the Georgian samples were observed in titratable acidity and growth of bacteria in milk. In the future it would be appropriate to identify these isolates by using molecular genetic methods.

Keywords

bakterie mléčného kvašení, kysaný mléčný výrobek, streptokoky, laktobacily

Keywords

fermented milk products, lactic acid bacteria, streptococci, lactobacilli

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Roman Švejstil, PhD.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Farm Products Quality and Processing / Farm Products Quality and Processing