Kultivácia včelích mikroorganizmov v potravinárskych médiach s potenciálnym využitím ako nápoje

Daniel Svatík

Bachelor's thesis

Kultivace včelích mikroorganismů v médiích s potenciálním využití jako nápojů

Abstract:

Včely medonosné jsou nezpochybnitelnou a extrémně důležitou součástí moderního polnohospodářství a krajiny. Velkým problémem se ale v posledních letech staly jejich rozsáhlé ztráty způsobené tlakem patogenních virů, baktérii a hub šířících se prostřednictvím široce rozšířeného roztoče Varroa destructor parazitujícího na včelách. Velmi významným faktorem může být i častá nízká diverzita potravinových zdrojů, způsobená obhospodařováním obrovských monokulturně orientovaných pozemků, které včelám poskytují monotónní potravu pouze pár dní až týdnů v roce. Ke zlepšení situace by mohla pomoct suplementace jejich přirozených střevních bakterií, která by podobně jako u vyšších organismů mohla mít probiotický efekt vedoucí k zlepšení obranyschopnosti a zdravotního stavu včel. Cílem práce bylo otestovat růst některých přirozených bakteriálních kmenů včelího trávicího traktu z rodu Lactobacillus a Bifidobacterium, v relativně levných potravinářských médiích jako je syrovátka anebo sójový proteinový izolát, za účelem dalšího probiotického využití odfiltrované biomasy. Kromě toho bylo částečným cílem otestovat chuťovou přijatelnost fermentované tekutiny v kombinaci s ovocnými šťávami nebo medem. Nárůst bakteriální biomasy byl vyhodnocený na základě změny optické denzity médií v jednotlivých jamkách mikrotitračních desek. Jako média s nejlepším kultivačním potenciálem se ukázaly čerstvá syrovátka a sójový proteinový izolát s medem anebo cukrem, s přídavky jablečného džusu bakteriální aktivitu spíše inhibovaly. U vybraných médií bylo stanovené jejich složení po 24h kultivace pomocí 1H NMR analýzy, která nám potvrdila zdravotní nezávadnost fermentovaných médii.Pilotní senzorický test nám potvrdil dobrou chuťovou přijatelnost některých nápojů připravených z fermentované syrovátky nebo sójového proteinu v kombinaci s ovocnými šťávami. Experiment celkově přináší zjednodušený náhled technologického postupu při produkci včelích probiotik a poskytuje dobrý odrazový bod pro další rozvíjení, zaměřené i na další bakteriální skupiny a výrobu komerčně dostupného nápoje.

Abstract:

Honey bees are definitely an extremely important part of modern agriculture and landscapes. However, a major problem in recent years has been the widespread losses caused by the pressure of pathogenic viruses, bacteria and fungi spreading through the widely expansed parasiting mite Varroa destructor. A very important factor can often also be a low diversity of food resources, caused by the large monucultural areas, which provide bees monotonous food only a few days or weeks throught year. One of the solutions could be a supplementation of their natural intestinal bacteria, which, like in higher organisms, could have a probiotic effect leading to improvement of bee defense and health. The aim of the work was to test the growth of some bacterial strains of the bee gastrointestinal tract from the genera Lactobacillus and Bifidobacterium in relatively cheap medias such as whey or soy protein isolate for further probiotic utilization of filtered biomass. In addition, a partial objective was to test the palatability of the fermented liquid in combination with fruit juices or honey. The increase in bacterial biomass was evaluated based on the change in the optical density of the media in the individual holes of the microtiter plates. Pure whey and soy protein isolate with honey or sugar proved to be the media with the best cultivation potential, and the addition of apple juice rather inhibited bacterial activity. In few selected media was determined their composition after 24h of cultivation by 1H NMR analysis, which confirmed the harmlessness composition of fermented media. The pilot sensory test confirmed the good taste acceptance of some drinks made from fermented whey or soy protein in combination with fruit juices. Overall, the thesis proposes a technological process pipeline, starting from the production of bee probiotics to the utilisation of the fermentation residues as a beverage with added value and acceptable palatability. It provides a good starting point for further development.

Abstract:

Včely medonosné sú nespochybniteľne extrémne dôležitou súčasťou moderného poľnohospodárstva a krajiny. Veľkým problémom sa ale v posledných rokoch stali rozsiahle straty spôsobené tlakom patogénnych vírusov, baktérií a húb šíriacich sa prostredníctvom mohutne rozšíreného roztoča Varroa destructor parazitujúceho na včelách. Veľmi významným faktorom môže byť aj často malá diverzita potravovích zdrojov, spôsobená obhospodarovaním obrovských monokultúrne orientovaných pozemkov, ktoré včelám poskytujú monotónnu potravu len pár dní až týždňov v roku. Zlepšeniu situácie by mohla pomôcť suplementácia ich prirodzených črevných baktéii, ktorá by podobne ako u vyšších organizmov mohla mať probiotický efekt vedúci k zlepšeniu obranyschopnosti a zdravotného stavu včiel. Cieľom práce bolo otestovať rast niektorých prirodzených bakteriálních kmeňov včelieho tráviaceho traktu z rodov Lactobacillus a Bifidobacterium, v relatívne lacných potravinárskych médiách ako srvátka alebo sójový proteinový izolát, za účelom ďaľšieho probiotického využia odfiltrovanej biomasy. Okrem toho bolo čiastkovým cieľom otestovať chuťovú prijatelnosť fermentovanej tekutiny v kombinácii s ovocnými šťavami alebo medom. Nárast bakteriálnej biomasy bol vyhodnocovaný na základe zmeny optickej denzity médii v jednotlivých jamkách mikrotitračných dosiek. Ako média s najlepším kultivačním potenciálom sa ukázali čistá srvátka a sójový proteinový izolát s medom alebo cukrom, prídavky jablkového džúsu bakteriálnu aktivitu skôr inhibovali. Pri vybraných médiách bolo stanovené ich zloženie po 24h kultivácie ponocou 1H NMR analýzy, ktoré nám potvrdilo zdravotnú nezávadnosť fermentovaných médii.Pilotný senzorický test nám potvrdil dobrú chuťovú prijateľnosť niektorých nápojov pripravených z fermentovanej srvátky alebo sójového proteinu v kombinácii s ovocnými štavami. Experiment celkovo prináša zjednodušený náhľad technologického postupu pri produkcii včelých probiotík a poskytuje dobrý odrazový bod pre ďaľšie rozvíjanie, zamerané aj na ďaľšie bakteriálne skupiny a výrobu komerčne dostupného nápoja.

Keywords

včellí probiotika, syrovátka, sojový protein, fermentované nápoje

Keywords

honeybee probiotics, whey, soy protein, fermented beverages

Keywords

srvátka, sójový protein, fermentované nápoje, včelie probiotiká

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jaroslav Havlík, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Quality of Agricultural Products