Technological Properties of Lactobacillus Rhamnosus K3 Isolated from Fermented Cabbage and Its Potential Use as Starter Culture for Fermented Food Products

• Autorzy: Anna Łepecka , Dorota Zielińska , Monika Brejnak , Aleksandra Ołdak , Danuta Kołożyn-Krajewska

Warianty tytułu

Właściwości technologiczne szczepu Lactobacillus rhamnosus K3 wyizolowanego z kiszonej kapusty i jego potencjalne wykorzystanie jako kultury startowej do żywności fermentowanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the research study was to specify technological properties of the Lactobacillus rhamnosus K3 strain. This bacterial strain was tested for its ability to grow under the processing conditions, such as temperature [ºC]: 10, 15, 45, pH value: 3.9, 6.4, 9.6, and a high NaCl concentration [%]: 5, 8, 10. Biochemical tests (sugar fermentation and enzyme activity) were carried out and the survival of those bacteria was assayed in the medium depending on the type of food (milk, tomato juice, and beef broth). Milk fermented with Lb. rhamnosus K3 was subjected to 6-week incubation. The results showed that the Lb. rhamnosus K3 strain was able to grow at different temperatures but within a narrow pH range. The bacterial strain did not tolerate high NaCl concentrations, however it grew well in any kind of food medium. A particularly good bacterial growth was observed in milk. Lb. rhamnosus K3 was able to metabolize sugars. This strain did not reduce nitrates; no catalase activity was detected either. The β-galactosidase enzyme was identified. The best temperature of milk fermentation was proved to be 37 ºC. It was also found that Lb. rhamnosus K3 had functional properties allowing its use as a starter culture for milk. The number of bacterial cells remained at a level higher than 8 log CFU/ml throughout the entire 6-week incubation of refrigeration storage (4 ºC). The bacteria of Lactobacillus rhamnosus K3 were capable of fermenting milk confirming their suitability as a starter culture for milk products. (original abstract)

Celem pracy było określenie właściwości technologicznych szczepu Lactobacillus rhamnosus K3. Oceniono zdolność szczepu do wzrostu w warunkach - temperatura [ºC]: 10, 15, 45; pH środowiska: 3,9; 6,4; 9,6; stężenie soli [%]: 5, 8, 10. Wykonano testy biochemiczne (fermentacja cukrów, aktywność enzymów), oceniono przeżywalność szczepu w zależności od matrycy żywnościowej (w mleku, soku pomidorowym i bulionie wołowym). Wyznaczono optymalną temperaturę fermentacji mleka i sprawdzono przeżywalność podczas 6-tygodniowego przechowywania. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że szczep Lb. rhamnosus K3 był zdolny do wzrostu w szerokim zakresie temperatur, ale w wąskim zakresie pH środowiska. Szczep nie tolerował wysokiego stężenia NaCl, ale był zdolny do wzrostu w każdym rodzaju medium żywnościowego. Największy wzrost bakterii zaobserwowano w mleku. Lb. rhamnosus K3 metabolizował większość cukrów. Nie stwierdzono redukcji azotanów. Szczep K3 jest katalazoujemny. Stwierdzono aktywność enzymu β-galaktozydazy. Optymalną temperaturą fermentacji mleka było 37 ºC. Stwierdzono przydatność technologiczną szczepu Lb. rhamnosus K3 jako kultury startowej do mleka. Podczas chłodniczego przechowywania (w 4 ºC) liczba komórek bakterii utrzymywała się powyżej 8 log jtk/ml. Szczep Lactobacillus rhamnosus K3 był zdolny do prowadzenia fermentacji, co czyni go przydatnym technologicznie do produkcji mlecznych wyrobów fermentowanych. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Food; Food production technology; Microbiology; Food commodities; Commodity research; Dairy

PL

Żywność; Technologia produkcji żywności; Mikrobiologia; Towaroznawstwo żywności; Badania towaroznawcze; Mleczarstwo

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 26 (2019)
• Numer: nr 4 (121)
• Strony: 89--101

Twórcy

autor

Anna Łepecka

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Dorota Zielińska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Monika Brejnak

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Aleksandra Ołdak

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

autor

Danuta Kołożyn-Krajewska

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Bibliografia

• [1] Casaburi A., Di Martino V., Ferranti P., Picariello L., Villani F.: Technological properties and bacteriocins production by Lactobacillus curvatus 54M16 and its use as starter culture for fermented sausage manufacture. Food Control, 2016, 59, 31-45.
• [2] FAO/WHO Codex Alimentarius Commission: Annex Proposed Draft Standard for Fermented Milks (A11) CL 1997, MMP 12.
• [3] Ferrando V., Quiberoni A., Reinheimer J., Suárez V.: Functional properties of Lactobacillus plantarum strains: A study in vitro of heat stress influence. Food Microbiol., 2016, 54, 154-161.
• [4] FIL/IDF, Commission D-Legislation: Standards of Identity Terminology Fermented Milk Products. 1997, Doc. 316.
• [5] Floros G., Hatzikamari M., Litopoulou-Tzanetaki E., Tzanetakis N.: Probiotic and technological properties of facultatively heterofermentative lactobacilli from Greek traditional cheeses. Food Biotechnol., 2012, 26, 85-105.
• [6] Frece J., Vrdoljak M., Filipčić M., Jelić M., Čanak I., Jakopović Ž., Pleadin J., Gobin I., Dragičević T.L., Markov K.: Microbiological quality and variability of natural microbiota in Croatian cheese maturing in lambskin sacks. Food Technol. Biotechnol., 2016, 54(2), 129-134.
• [7] Hammes W.P., Hertel C., Genus I.: Lactobacillus. In.: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Vol. 3. The Firmicutes. 2nd ed. Eds. W.B. Whitman. Springer, New York, USA, 2009, pp. 465-510.
• [8] Holzapfel W.H.: Appropriate starter culture technologies for small-scale fermentation in developing countries. Int. J. Food Microbiol., 2002, 75(3), 197-212.
• [9] Innocente N., Biasutti M., Rita F., Brichese R., Comi G., Iacumin L.: Effect of indigenous Lactobacillus rhamnosus isolated from bovine milk on microbiological characteristics and aromatic profile of traditional yogurt. LWT - Food Sci. Technol., 2016, 66, 158-164.
• [10] Jałosińska M.: Przeżywalność szczepu probiotycznego w napoju bananowo-mlecznym w zależności od dodatku różnych prebiotyków. Żywność Nauka Technologia Jakość, 2007, 6 (55), 127-137.
• [11] Jia R., Chen H., Chen H., Ding W.: Effects of fermentation with Lactobacillus rhamnosus GG on product quality and fatty acids of goat milk yogurt. J. Dairy Sci., 2016, 99 (1), 221-227.
• [12] Jonkuviene D., Vaičiulyte-Funk L., Šalomskiene J., Alenčikiene G., Mieželiene A.: Potential of Lactobacillus reuteri from spontaneous sourdough as a starter additive for improving quality parameters of bread. Food Technol. Biotechnol., 2016, 54(3), 342-350.
• [13] Karasu N., Șimșek Ö., Çon A.H.: Technological and probiotic characteristics of Lactobacillus plantarum strains isolated from traditionally produced fermented vegetables. Ann. Microbiol., 2010, 60(2), 227-234.
• [14] Kuda T., Kataoka M., Nemoto M., Kawahara M., Takahashi H., Kimura B.: Isolation of lactic acid bacteria from plants of the coastal Satoumi regions for use as starter cultures in fermented milk and soymilk production. LWT - Food Sci. Technol., 2016, 68, 202-207.
• [15] Morita H., Toh H., Oshima K., Murakami M., Taylor T.D., Igimi S., Hattori M.: Complete genome sequence of the probiotic Lactobacillus rhamnosus ATCC 53103. J. Bacteriol., 2009, 191(24), 7630-7631.
• [16] Neffe-Skocińska K., Kołożyn-Krajewska D.: Sposób przygotowania szczepionki bakterii probiotycznych jako kultury startowej w produktach mięsnych. Polska, Opis patentowy 2014, 226236.B1.
• [17] Ng S.Y., Koon S.S., Padam B.S., Chye F.Y.: Evaluation of probiotic potential of lactic acid bacteria isolated from traditional Malaysian fermented Bambangan (Mangiferapajang). CyTA - J. Food, 2015, 13(4), 563-572.
• [18] Pinto M.G.V., Franz C.M., Schillinger U., Holzapfel W.H.: Lactobacillus spp. with in vitro probiotic properties from human faeces and traditional fermented products. Int. J. Food Microbiol., 2006, 109(3), 205-214.
• [19] PN-ISO 15214:2002. Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby mezofilnych bakterii fermentacji mlekowej. Metoda płytkowa w temperaturze 30 stopni C.
• [20] Ruiz P., Barragán I., Seseña S., Palop M.L.: Functional properties and safety assessment of lactic acid bacteria isolated from goat colostrum for application in food fermentations. Int. J. Dairy Technol., 2016, 69(4), 559-568.
• [21] Sahnouni F., Ringø E., Maizi A., Matallah-Boutiba S.B.A., Chemlal D., Boutiba Z.: Biochemical and antibacterial potential of autochthonous Carnobacterium and Lactobacillus species isolated from gastrointestinal tract of coastal fish. J. Anim. Plant Sci., 2016, 26(4), 1146-1155.
• [22] Schillinger U., Holzapfel W.H.: Culture media for lactic acid bacteria. In.: Progress in Industrial Microbiology. Vol. 37. Handbook of Culture Media for Food Microbiology. Elsevier, Amsterdam 2003, pp. 127-140.
• [23] Schillinger U., Lücke F.K.: Identification of lactobacilli from meat and meat products. Food Microbiol, 1987, 4(3), 199-208.
• [24] Settachaimongkon S., Nout M.R., Fernandes E.C.A., van Hooijdonk T.C., Zwietering M.H., Smid E.J., van Valenberg H.J.: The impact of selected strains of probiotic bacteria on metabolite formation in set yoghurt. Int. Dairy J., 2014, 38(1), 1-10.
• [25] Settachaimongkon S., van Valenberg H.J., Gazi I., Nout M.R., van Hooijdonk T.C., Zwietering M.H., Smid E.J.: Influence of Lactobacillus plantarum WCFS1 on post-acidification, metabolite formation and survival of starter bacteria in set-yoghurt. Food Microbiol., 2016, 59, 14-22.
• [26] Shakibaie M., Mohammadi-Khorsand T., Adeli-Sardou M., Jafari M., Amirpour-Rostami S., Ameri A., Forootanfar H.: Probiotic and antioxidant properties of selenium-enriched Lactobacillus brevis LSe isolated from an Iranian traditional dairy product. J. Trace Elem. Med. Bio., 2017, 40, 1-9.
• [27] Tortora G.J., Funke B.R., Case C.L.: Microbial growth. In.: Microbiology and Introduction. Eds. G.J. Tortora, B.R. Funke., C.L. Case. Pearson, New York, 2013, pp. 153-180.
• [28] Zamberlin Š., Samaržija D.: The effect of non-standard heat treatment of sheep's milk on physicochemical properties, sensory characteristics, and the bacterial viability of classical and probiotic yogurt. Food Chem., 2017, 225, 62-68.
• [29] Zielińska D., Rzepkowska A., Radawska A., Zieliński K.: In vitro screening of selected probiotic properties of Lactobacillus strains isolated from traditional fermented cabbage and cucumber. Curr. Microbiol., 2015, 70(2), 183-194.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2019/121/315