Микробиология кисломолочных продуктов детского питания

Микробиология кисломолочных продуктов детского питания

- 5 -

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации.

Государственное образовательное учреждения Высшего и профессионального образования.

ИРКУТСКИЙ ГОУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Кафедра микробиологии.

Кафедра микробиологии.

Заведующий кафедрой.

__________Б.Н.Огарков.

_____________________

(дата)

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА.

Микробиология кисломолочных продуктов детского питания.

РУКОВОДИТЕЛЬ

____________доцент кафедры

(подпись) микробиологии

кандидат биологических наук

А.П.Макарова

РЕЦЕНЗЕНТ: СТУДЕНТ:

_______кандидат биологических наук. ___________Г.О.Плеханова

(подпись) В.Г.Сурдина (подпись)

____________ _____________

(дата) (группа)

Работа защищена___________

Протокол № ______________

С оценкой_________________

РЕФЕРАТ.

Дипломная работа «Микробиология кисломолочных продуктов детского питания» выполнялась на базе кафедры микробиологии биолого-почвенного факультета ИГУ и МУЗ «Детская молочная кухня» г.Иркутска

В работе дан обзор литературы по биологии бифидобактерий и лактобактерий, их значимости для организма человека и использования при производстве кисломолочных продуктов для лечебно-диетического питания.

С 01.04.05. по 29.04.05. проводились микробиологические и физико-химические исследования кисломолочных напитков «Бифилин-М», «Ацидолакт», «Бифилакт», выпускаемых МУЗ «Детская молочная кухня» г.Иркутска.

Исследования микрофлоры продуктов показали, что в «Ацидолакте» и «Бифилин-М» молочнокислые и бифидобактерии находятся в достаточном количестве, посторонние микроорганизмы отсутствуют, что соответствует норме микробиологического контроля. В продукте «Бифилакт» содержание бифидобактерий норме не соответствует (ниже).

Работа выполнена 53 на страницах, содержит 10 таблиц, 7 рисунков и 42 литературных источника.

Содержание.

Введение………………………………………………………………………...…5

Глава 1. Обзор литературы ……………………………………………………....7

1.1. Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта детей и взрослых………………………………………………………………….....7

1.2. Характеристика молочнокислых и бифидобактерий, составляющих основу нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта детей и взрослых …………………………………………………………………..11

а) бифидобактерии .………………………………………………………11

б) лактобактерии …………………………………………………………14

1.3 Лечебно-профилактические молочные продукты для детского питания, приготовленные с использованием молочнокислых и бифидобактерий…..………………………………………………………18

Глава 2. Объекты и методы исследования……………………………………..27

2.1 Объекты исследования……………………………………………………27

2.2 Методы исследования...…………………………………………………..30

Глава 3. Результаты исследования ……………………………………………..37

3.1 Микробиологические и физико-химические показатели молока используемого для производства детских молочных продуктов……...37

3.2 Морфологические, тинкториальные, культуральные признаки микроорганизмов, используемых для приготовления «Бифилина-М», «Ацидолакта», «Бифилакта»……………………………………………..39

3.3 Микробиологические и физико-химические показатели готовых продуктов «Бифилина-М», «Ацидолакта», «Бифилакта»……………..43

Выводы…………………………………………………………………………...48

Рекомендации…………………………………………………………………….48

Литература……………………………………………………………………….49

ВВЕДЕНИЕ

Организм ребенка грудного возраста отличается высокой лабильностью многих жизненно важных систем и предрасположенностью к развитию патологических состояний различного типа.

В постнатальном периоде, в процессе адаптации к внеутробным условиям существования желудочно-кишечный тракт и его микрофлора в процессе завершающего формирования отличаются как высокой вариабельностью, так и наличием, практически у всех новорожденных детей, явлений транзиторного дисбактериоза.

Кисломолочные продукты давно с успехом используются для лечения детей с дисбактериозами, так как в результате брожения получаемый продукт приобретает способность ингибировать патогенную микрофлору, улучшать всасывание микроэлементов, улучшать переваривание и усвоение питательных веществ. Так протеолитическая и липолитическая активность кисломолочных продуктов изменяет жиры и белки, что повышает их всасывание, снижает вероятность аллергических реакций. Кроме того, данная группа продуктов имеет пониженное содержание лактозы.

Изучение микробиологии кисломолочных продуктов необходимо для улучшения процесса их производства и контроля.

С целью изучения микробиологии кисломолочных продуктов детского питания были поставлены следующие задачи:

1) Провести микробиологическое и физико-химическое исследование сырого коровьего молока, используемого для производства детских кисломолочных напитков.

2) Исследовать морфологические, тинкториальные и культуральные признаки микроорганизмов заквасок для приготовления «Бифилина-М», «Ацидолакта», «Бифилакта».

3) Определить результаты жизнедеятельности микроорганизмов через оценку готовых продуктов по общепринятым стандартам микробиологического контроля.

Работа выполнена на базе кафедры микробиологии биолого-почвенного факультета ИГУ, в химической и микробиологической лабораториях МУЗ «Детская молочная кухня» г.Иркутска.

Выражаю искреннюю признательность руководителю работы, доценту кафедры микробиологии ИГУ А.П.Макаровой и заведующей МУЗ «Детская молочная кухня» Л.И.Свиточ.

Глава 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Нормальная микрофлора ЖКТ детей и взрослых.

Интересную гипотезу о тонких механизмах формирования микрофлоры тела сформулировал Б.А.Шендеров в 1998 г. По его мнению, подразделение микроорганизмов на «свои» и «чужие» начинается еще в утробе матери. В организм плода через кровь попадают молекулы-антигены бактерий, входящих в состав нормальной микрофлоры различных участков тела матери. Известно, что взрослый организм, как правило, не способен формировать иммунный ответ на те антигены, с которыми сталкивался в период внутриутробного развития. Это явление называют «иммунологическая толерантность». После рождения организм новорожденного не будет стараться защититься от материнских микроорганизмов, и они станут основой для формирования его собственной микрофлоры [25].

К настоящему времени выявлены некоторые общие закономерности заселения желудочно-кишечного тракта человека микроорганизмами. Установлено, что в первые часы и дни в кишечнике новорожденных встречаются преимущественно микрококки, стафилококки, энтерококки и клостридии. Затем появляются энтеробактерии (кишечные палочки), лактобациллы и бифидобактерии. Первые микроорганизмы, обнаруживаемые у новорожденных, не обязательно те, которые доминируют в фекальной и вагинальной флоре матери. Со временем в кишечнике появляются, а затем начинают преобладать неспороносные облигатно-анаэробные бактерии (бифидобактерии, эубактерии, бактероиды, стрептококки, спириллы и др.). Для того чтобы микробная экология пищеварительного тракта новорожденных приблизилась к таковой взрослых требуется несколько лет [27]. Особенно обильна микрофлора нижних отделов пищеварительного тракта, где содержание бактерий достигает 10№ІЇ№і КОЕ на 1г содержимого (разные авторы называют различный суммарный вес микроорганизмов в кишечнике взрослого человека: от 1 до 3 кг ). Здесь обнаружены представители более 500 видов бактерий. Число анаэробных микроорганизмов в этой области здорового взрослого человека в 100-1000 раз выше, чем аэробных бактерий. Такие представители микрофлоры, как энтеробактерии, включая кишечные палочки, стафилококки, грибы и другие аэробы, составляют немногим более 1-4% и рассматриваются как добавочная или случайная микрофлора [25].

Представители нормальной микрофлоры присутствуют в организме человека и животных в виде фиксированных к определенным рецепторам микроколоний, заключенных в биопленку.[27] Биопленка как перчатка покрывает кожу и слизистые открытых окружающей среде полостей здорового человека и животных и состоит помимо микроколоний микроорганизмов из экзополисахаридов различного состава микробного происхождения, а также муцина, продуцируемого бокаловидными клетками слизистых. С функциональной точки зрения, биопленку можно сравнить с плацентой. Если последняя регулирует взаимоотношения плода и организма матери, то биопленка регулирует взаимоотношения между макроорганизмом и окружающей средой. Благодаря наличию в биопленке сложной и разветвленной системы кооперации между многочисленными и разнообразными микробными популяциями, попадающий в организм естественным путем исходный субстрат в результате микробной трансформации превращается через каскад реакций в промежуточный либо конечный продукт с той или иной биологической или фармакологической активностью. Установлено, что нормальная микрофлора и продукты ее метаболической активности участвуют в регуляции газового состава кишечника и других полостей организма хозяина, в метаболизме белков, углеводов, липидов и нуклеиовых кислот, в водно-солевом обмене, в обеспечении колонизационной резистентности, в рециркуляции стероидных соединений и других макромолекул, в детоксикации экзогенных и эндогенных субстратов, обладают морфокинетическим действием, выполняют иммуногенную и мутагенную/антимутагенную функцию, служат источником энергии для клеток хозяина, являются хранилищем и источником генетического материала [27]. Таким образом, Б.А.Шендеров рассматривает биопленку с входящими в нее многочисленными и разнообразными микроорганизмами, как первичную мишень любого попадающего обычным (непарентеральным) путем соединения, как структуру, первой вовлекаемой в процессы распознавания, метаболизации, абсорбции и транслокации как полезных ,так и потенциально вредных агентов. Нормальная микрофлора - тот первичный неспецифичный барьер, лишь после прорыва которого инициируется включение всех последующих неспецифических и специфических иммунных и биохимических механизмов защиты макроорганизма.[25]

Для обозначения состояний характеризующихся нарушениями состава нормальной микрофлоры используют такие термины как «дисбактериоз», «дисбиоз», «микробиологический дисбаланс» и т.д.

Прежде всего необходимо отметить, что дисбактериоз - это не самостоятельное заболевание, а особое состояние организма, встречающееся у больных с самыми разными диагнозами (от нарушений гормонального обмена до кариеса)[28]. В большинстве случаев дисбиотические изменения исчезают вскоре после устранения вызвавшего их фактора и не требуют лечения. Однако у ослабленных больных (особая категория - дети), а также в случаях продолжения действия фактора, послужившего причиной развития дисбиоза, самовосстановления не происходит, появляются клинические симптомы, что требует проведения адекватного лечения. Состав микрофлоры отдельных индивидуумов может варьировать в достаточно широких пределах. При этом у детей, как и у взрослых, состав микрофлоры будет определяться характером питания. Поэтому с помощью правильного питания можно, в определенной степени, влиять на состав кишечной микрофлоры и нормализацию работы желудочно-кишечного тракта.[3]

Механизмы положительного влияния молочнокислых бактерий и бифидобактерий, содержащихся в кисломолочных продуктах, на организм ребенка следующие [27]:

1) Ингибирование роста потенциально вредных микроорганизмов в результате продукции антимикробных субстанций; конкуренции с ними за рецепторы адгезии и питательные вещества; активации иммунно-компетентных клеток и стимуляции иммунитета.

2) Стимуляции роста представителей индигенной микрофлоры в результате продукции витаминов и других ростостимулирующих факторов; нормализации рН, еН-потенциала; нейтрализации токсинов.

3) Восстановление и оптимизация функционирования биопленки, выстилающей слизистую пищеварительного тракта.

4) Изменение микробного метаболизма, ведущего к повышению или снижению синтеза и активности бактериальных ферментов и, как следствие этого, продукции соответствующих метаболитов (например, ЛЖК, глютамина, аргинина, витаминов, пептидогликанов и т.д.), обладающих способностью местно или после проникновения в кровь и другие биологические жидкости макроорганизма непосредственно вмешиваться в метаболическую активность клеток соответствующих органов и тканей. Модулировать его морфокинетические характеристики, физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции.

5) Другие механизмы (прямые эффекты естественных пробиотиков (молочнокислых и бифидобактерий) после их всасывания из пищеварительного тракта на ферментативные и иные клеточные реакции гормональных, нервных, выделительных, иммунных и других органов и тканей).

1.2.Характеристика молочнокислых бактерий и бифидобактерий.

а) Бифидобактерии.

Бифидобактерии составляют основу микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека. В настоящее время род Bifidobacterium включает 32 вида [27]. В табл.1 приведены виды бифидобактерий, наиболее часто обнаруживаемые в пищеварительном тракте.

Таблица 1.

Виды бифидобактерий, наиболее часто обнаруживаемые

в желудочно-кишечном тракте человека.[27]

Впервые эти микроорганизмы были изолированы из фекалий грудных детей учеником И.И. Мечникова французским исследователем Henry Tissier в 1899 году [3]. Эти грамположительные анаэробные, не образующие споры, палочковидные, полиморфные бактерии, нередко с бифрукациями на концах, были названы им Bacillus bifidus communis. В последующем было установлено, что эти микроорганизмы на 99% составляют флору кишечника здорового грудного ребёнка. И в больших количествах присутствуют в микробиоценозе толстого кишечника взрослых людей.[16] Основываясь на высокой частоте встречаемости этих бактерий в пищеварительных трактах . И.И. Мечников и Henry Tissier ещё в 1905 году пытались применить препараты из бифидобактерий больным с кишечными дисфункциями.[3]

Проведённая российскими исследователями [16] статистическая обработка данных о видовом составе бифидобактерий у различных возрастных групп населения России показала, что у здорового грудного ребёнка, находящегося на грудном вскармливании, B.Bifidum, B.longum, B.breve, B.infantis, встречаются в соотношении 35%, 42%, 17%, 12%. Штаммы B.adolescentis обнаруживаются у 1.5% детей отсутствуют в фекальном содержимом. У детей на искусственном вскармливании содержание доминирующих видов бактерий падает до 3-5%, в то время как представители вида B. adolescentis, встречаются в 22% случаев.

У взрослых в толстом кишечнике обнаруживаются преимущественно представители B.Bifidum, B.longum и B.adolescentis. В кишечнике лиц старше 35 лет представители вида B.adolescentis начинают превалировать в бифидофлоре, достигая 60-75% в пожилом возрасте. В кишечном содержимом человека одновременно могут обнаруживаться от 1 до 5 видов биоваров бифидобактерий.

Фруктозо-6-фосфатаза - ключевой фермент в метаболизме углеводов бифидобактериями. Этот фермент расщепляет фруктозо-6-фосфат на ацетил-1-фосфат и эритрозу-4-фосфат. На обнаружении у бактерий фруктозо-6-фосфат фосфокетолазы основан энзиматически-калориметрический метод количественного определения в материале бифидобактерий.[37] Бифидобактерии образуют уксусною и молочную кислоты в молярном отношении 3:2, но не образуют углекислый газ. Оптимум температуры для роста этих бактерий 37-40С, оптимум pH 6.5-7.0. Подавляющее большинство бифидобактерий демонстрируют наличие у них и - галактозидаз; N-ацетил--глюкозаминидаза, главным образом, обнаруживается у видов бифидобактерий изолируемых от детей грудного возраста. Исследование электрофоретической подвижности -галактозидаз, присутствующий у бифидобактерий позволяет дифференцировать виды между собой.[42]

Для выявления бифидобактерий в биоматериале (кисломолочные продукты) рекомендуется производить высев на специальные селективные среды и модифицированную MRS-среду, содержащую 100 ммоль --Gal. На последней бифидобактерии в анаэробных условиях формируют колонии голубого цвета. Хорошо растут бифидобактерии в присутствии таких редуцирующих агентов, как аскорбиновая кислота, цистеин или тиогликолат. Для своего роста данные микроорганизмы нуждаются в источнике углерода (различные углеводы, бикарбонат или углекислый газ). Напротив, органические кислоты, жирные кислоты и и аминокислоты не могут быть для них источником С. Цистеин или цистин служат необходимым для них источником азота. Обнаружена потребность отдельных штаммов бифидобактерий в аланине, изолейцине, лизине, аргинине и глутаминовой кислоте. Добавление в среду пантотеновой кислоты, биотина, рибофлавина, никотиновой кислоты, парааминобензойной кислоты, пуринов и пиримидинов также требуется для поддержания многих штаммов бифидобактерий, свежевыделенных из кишечного содержимого детей и взрослых.[27]

Именно бифидобактериям принадлежит ведущая роль в поддержании и нормализации микробиоценоза кишечника, сохранении неспецифической резистентности организма, улучшении белкового, витаминного и минерального обмена и др [20].

Антогонистическая активность бифидобактерий связанная с продукцией органических кислот (ацетата и лактата) и бактериоцинов с широким спектром антимикрбного действия (ингибирования роста кишечных палочек, клостридий, сальмонелл, шигелл, листерий, кампилобактеров, вибрионов и др.) так же как и блокирование рецепторов на слизистой кишечника, предотвращающее фиксацию на них потенциально патогенных микроорганизмов в колонизационной резистентности. Снижение количества бифидобактерий (или их даже полное исчезновение) является одним из патогенетических механизмов длительных кишечных инфекций у детей и взрослых . Оно ведёт к нарушению минерального обмена, процессов кишечного всасывания, белкового и жирового обмена, к формированию хронических расстройств пищеварения. Имеются сведения, что бифидобактерии являются «поставщиком» ряда незаменимых аминокислот, в т.ч. триптофана, витаминов, установлена их антиканцерогенная и антимутагенная активность, способность снижать уровень холестерина в крови и т.д.[5,13,26]

Все эти положительные эффекты позволили рассматривать бифидобактерии как одну из основных категорий функционального питания.

б) Лактобациллы.

Лактобациллы- микрофильные грамположительные бактерии, не образующие спор и не продуцирующие каталазу. На основании продукции углекислоты из глюкозы, потребности в тиамине, ферментации фруктозы до маннита и продукции фруктозодифосфатальдолазы лактобациллы делят на две группы: гомо- и гетероферментативные.

В настоящее время род Lactobacillus объединяет 56 видов, из которых 5 подразделяются на 2 и больше подвидов. На основании нуклеозидной последовательности 16-S и p-РНК лактобациллы подразделяют на 3 филогенетические группы (L.delbrulckii, L.casei-pediococcus, L.leuconostoc), внутри которых наблюдаются широкие вариации ГЦ-пар в ДНК.[11]

У здоровых взрослых людей в содержимом желудка, тощей, подвздошной кишок и фекалий лактобациллы обнаруживаются в количестве равном соответственно 103, 104, 102-5, 106-8, KOЕ lg/г. И они преимущественно представлены видами Lactobacillus acidophilus, L.salivarius, L.casei, L.plantarum и L.brevis, которые образуют всевозможные сочетания.[22]

Анализ формирования комплекса лактобактерий у здоровых детей на протяжении первых трёх месяцев жизни и роли матери в колонизации детей этими микроорганизмами, показал, что у 40% рожениц в первую неделю после родов лактобациллы присутствуют в грудном молоке. У всех женщин эти бактерии обнаруживаются в отделяемом вагинального тракта и фекальном содержимом. Наиболее часто в исследуемых образцах рожениц, в толстом кишечнике детей первых месяцев жизни выявляются L.reuteri, L.cosei/paracasei, L.acidophilus. К трем месяцам жизни у 94% детей лактобациллы постоянно присутствуют в образцах фекалий. Эти данные дали основание сделать заключение, что источниками лактобацилл, колонизирующих пищеварительный тракт новорожденных и детей первых трёх месяцев жизни, являются урогенитальный и желудочно-кишечный тракт матери и грудное молоко.[4]

Главным конечным продуктом метаболизма этих грамположительных неподвижных бактерий является D- и L- молочная кислота. У представителей гетероферментативных видов лактобацилл в качестве конечных продуктов, кроме того, образуется уксусная кислота и углекислый газ. Некоторые штаммы лактобацилл обладают необычайной метаболической активностью (продуцируют б-амилазы, гидролизуют мочевину, разрушают щавелевую кислоту и холестерин, редуцируют нитраты, декарбоксилируют аминокислоты или разрушают амины, разрушают значительные количества экзополисахаридов различной химической природы, нейтрализуют энтеротоксины и т.д.).[25]

Благодаря продукции органических кислот, перекисей, антибиотиков и бактериоцинов, многие штаммы лактобацилл проявляют выраженную антагонистическую активность, в отношении патогенных и оппортунистических микроорганизмов.[22]

Среди лактобацилл виду lactobacillus acidophilus принадлежит ведущая роль как компоненту закваски для многочисленных лечебных и диетических кисломолочных продуктов.[7]

Первые сведения об использовании ацидофильных бактерий для профилактики и лечения заболеваний человека относиться к 1910 году, когда на рынке появилось ацидофильное молоко. В настоящее время в различных странах мира ацидофильные лактобациллы вводят в монокультуре, либо в комплексе с различными видами бифидобактерий в состав биологически активных препаратов, пищевых добавок и кисломолочных продуктов (как моновидового, так и комплексного состава)

Большое внимание к лактобациллам обусловлено тем, что представители данного рода не участвуют в возникновении каких-либо патологических процессов в организме человека, а, напротив, оказывают позитивное воздействие на здоровье человека.[22]

Ацидофильные лактобациллы широко используются для профилактики и лечения больных с различными видами острых и хронических заболеваний пищеварительного тракта, воспалительными процессами дыхательных путей, бактериальными инфекциями мочеполовой системы.

Страницы: 1, 2, 3