Artyku³ przegl¹dowy Review
Rodzaj Lactococcus zosta³ utworzony w 1985 r., wczeniej wiêkszoæ bakterii tego rodzaju zaliczano do Streptococcus i Lactobacillus (3, 21). Obecnie w obrêbie rodzaju Lactococcus wyró¿nia siê piêæ ga-tunków: L. garvieae, L. lactis (w tym L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris, L. lactis subsp. hord-niae), L. piscium, L. plantarum, L. raffinolactis. Bak-terie rodzaju Lactococcus s¹ Gram-dodatnie. Zale¿nie od warunków hodowli, mog¹ wystêpowaæ jako ku-liste lub owalne komórki o rednicy 0,5 do 1,5 µm. Nie tworz¹ przetrwalników i nie s¹ ruchliwe. Optimum wzrostu wystêpuje przy temperaturze 30°C, ale mog¹ rosn¹æ w temperaturze od 10°C do 45°C (3, 21). S¹ homofermentatywne, produkuj¹ du¿e iloci kwasu L(+)-mlekowego. Wyj¹tkiem jest L. lactis subsp. lac-tis biovar diacetylaclac-tis, który produkuje mieszaninê racemiczn¹ (3). Wiêkszoæ z nich posiada zdolnoæ wzrostu w obecnoci 4% chlorku sodu. Sporód ga-tunków wykorzystywanych w mleczarstwie jedynie L. lactis subsp. cremoris rozwija siê w obecnoci 2% soli kuchennej, a nie 4% NaCl (3, 21).
Obecnoæ w surowcu i rodowisku jego pozyskiwania
Lactococcus sp. s¹ mikroflor¹ dominuj¹c¹ w mleku pochodz¹cym z doju rêcznego oraz przetrzymywanym w temperaturze pokojowej, bez sch³odzenia. Drobno-ustroje te, m.in. gatunek L. lactis, dostaj¹ siê do mleka
z otoczenia, m.in. ze ció³ki obory, powierzchni wy-mion krowy oraz dojarki do mleka. Liczba bakterii w mleku surowym zale¿y od warunków higienicznych udoju oraz od czystoci samych zwierz¹t i stanu obór. W warunkach bardzo wysokiej higieny nie stwierdza siê bakterii kwasu mlekowego w 1 cm3 mleka
surowe-go (24, 26, 27). Badania przeprowadzone w farmach wykaza³y jednak, ¿e rednia liczba bakterii rodzaju
Lactococcus w mleku surowym wynosi oko³o 102 jtk
na cm3. Natomiast ich rednia liczba na ca³ej
po-wierzchni wymion jest rzêdu 103 jtk (7).
Mleko, ze wzglêdu na du¿¹ zawartoæ sk³adników od¿ywczych, przy odpowiednim stanie fizykochemicz-nym, temperaturze, kwasowoci oraz obecnoci tlenu jest bardzo dobrym rodowiskiem do rozwoju drob-noustrojów, w tym bakterii fermentacji mlekowej, w tym Lactococcus. Na ich rozwój korzystnie wp³ywa wartoæ pH zbli¿ona do obojêtnego, jednak czynnikiem decyduj¹cym o rozwoju jest temperatura. W wyniku rozwoju tych bakterii mog¹ bardzo szybko zachodziæ zmiany cech organoleptycznych i sk³adu mleka. Wkrót-ce po udoju mleka, bakterie mog¹ powodowaæ kwa-ny jego smak i zapach, jeli bêd¹ mia³y korzystne wa-runki do szybkiego rozwoju. Po 12-24 godzinach in-kubacji w temperaturze oko³o 25°C cinaj¹ mleko, doprowadzaj¹c kwasowoæ miareczkow¹ do wartoci 27-28°SH. Po ukwaszeniu ich rozwój zostaje zahamo-wany. W mleku naturalnie ukwaszonym ich liczba
Znaczenie i wykorzystanie bakterii
rodzaju Lactococcus w mleczarstwie
MA£GORZATA ZIARNO, ANNA GODLEWSKA
Katedra Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny ¯ywnoci Wydzia³u Technologii ¯ywnoci SGGW, ul. Nowoursynowska 159c, 02-787 Warszawa
Ziarno M., Godlewska A.
Significance and application of Lactococcus species in dairy industry Summary
Lactic acid bacteria from genus Lactococcus are very significant for the dairy industry and this is mainly due to their fast lactose fermentation process and production of aroma compounds. Other useful characteris-tics of Lactococcus are their resistance to bacteriophages, production of EPS and bacteriocins. Moreover, Lactococcus have a very low sensitivity to NaCl, low temperature and low pH. Their activity is stable and they have a high survival rate during production process. The many advantages and few disadvantages of this bacteria means that they are very commonly applied them in the production of fermented milk, sour cream, kefir, butter, curd cheese and rennet cheese. Studies over the last few years have confirmed the numerous health benefits of these bacteria, and this has qualified them as potential probiotics. The beneficial influence on human health includes vitamin synthesis, decrease of allergic reactions to milk proteins and easing lactose intolerance, reducing cholesterol blood level and the ability of the bacteria to adhere to the digestive tract.
mo¿e wynosiæ nawet 1 miliard komórek w 1 cm3 (19).
Rozwój bakterii rodzaju Lactococcus mo¿na zahamo-waæ, sch³adzaj¹c surowe mleko do temperatury poni-¿ej 10°C (17, 26, 27). Bakterie te zostaj¹ ca³kowicie zniszczone podczas ³agodnej pasteryzacji surowca mleczarskiego, czyli przy zastosowaniu temperatury 72°C przez 15 sekund (26, 27).
Wykorzystanie i wystêpowanie w artyku³ach mleczarskich
W fermentacji mleczarskiej rola Lactococcus spro-wadza siê g³ównie do produkcji kwasu mlekowego, jednak wykorzystuj¹ one mniej ni¿ 0,5% laktozy z mleka (3, 21). Mog¹ te¿ fermentowaæ cytryniany, w wyniku czego powstaje diacetyl i CO2, nadaj¹ce pro-duktom charakterystyczny aromat (10, 23, 24). Pod wzglêdem technologicznym i funkcjonalnym Lactococ-cus posiadaj¹ wszystkie cechy wymagane dla kultur starterowych: zdolnoæ do fermentacji laktozy, opor-noæ na niskie pH, nisk¹ temperaturê i wysokie stê¿e-nia soli kuchennej. Charakteryzuj¹ siê stabilnoci¹ i odpowiednim czasem prze¿ycia podczas liofilizacji, mro¿enia oraz w czasie procesu przechowywania kul-tur starterowych (2, 6, 29).
W mleczarstwie zastosowanie ma tylko gatunek L. lactis, i tylko dwa jego podgatunki: L. lactis subsp. lactis i L. lactis subsp. cremoris. Podgatunki te stano-wi¹ podstawowy sk³adnik mleczarskich starterów me-zofilnych, stosowanych przy produkcji mietany, ma-lanki, twarogów, serów oraz mleka fermentowanego (2, 21, 24). S¹ wykorzystywane jako osobne, pojedyn-cze kultury starterowe b¹d jako jeden ze sk³adników z³o¿onych kultur starterowych. Ta ostatnia ewentual-noæ mo¿e zawieraæ odmiany jednego gatunku albo te¿ mo¿e sk³adaæ siê z odmian nale¿¹cych do ró¿nych gatunków (2, 29). Wyró¿nia siê cztery typy szczepio-nek starterowych: O, L, D i DL. Typ O s¹ to wy³¹cznie L. lactis subsp. lactis i L. lactis subsp. cremoris. Nie s¹ one zdolne do fermentacji cytrynianów, w czego konsekwencji nie wytwarzaj¹ substancji aromatyzuj¹-cych i CO2. W sk³ad szczepionki typu L wchodz¹
wy-¿ej wymienione gatunki oraz szczepy rodzaju Leuco-nostoc (Leuc. mesenteroides subsp. cremoris, Leuc. lactis, Leuc. mesenteroides subsp. dextranicum, Leuc. mesenteroides subsp. mesenteroides), maj¹ce zdolnoæ do powolnej fermentacji cytrynianów, z wytworzeniem niewielkich iloci substancji aromatyzuj¹cych. Starte-ry typu D zawieraj¹ L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris oraz L. lactis subsp. lactis biovar di-acetylactis. Powoduj¹ one szybk¹ fermentacjê mleka, z wytworzeniem intensywnego aromatu i gazu. W sk³ad starterów DL wchodz¹ L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris, L. lactis subsp. lactis biovar diacety-lactis oraz Leuconostoc sp. (Leuc. mesenteroides subsp. cremoris, Leuc. lactis, Leuc. mesenteroides subsp. dex-tranicum, Leuc. mesenteroides subsp. mesenteroides). Wytwarzaj¹ one du¿e iloci substancji aromatyzuj¹-cych oraz gazu, z tego wzglêdu s¹ najczêciej
stoso-wan¹ szczepionk¹ w produkcji wiêkszoci fermento-wanych produktów mleczarskich (2, 24, 29).
Jednym z produktów, przy którego wytwarzaniu wykorzystuje siê bakterie rodzaju Lactococcus jest zsiad³e mleko, otrzymywane przemys³owo lub meto-d¹ tradycyjn¹. W pierwszym przypadku fermentacja zachodzi pod wp³ywem startera typu O, dodanego do pasteryzowanego i och³odzonego mleka. W przypad-ku wyrobu w warunkach domowych ukwaszenie za-chodzi pod wp³ywem naturalnej mikroflory obecnej w mleku surowym, poniewa¿ gatunek L. lactis subsp. lactis w niej dominuje (17).
Innym przyk³adem wykorzystania bakterii rodzaju Lactococcus jest produkcja kefiru. Kultury stosowane do zaszczepiania mleka na kefir zawieraj¹ L. lactis subsp. lactis, Leuc. mesenteroides, Lb. casei, Lb. bre-vis, Lb. kefir, Lb. acidophilus oraz dro¿d¿e fermentu-j¹ce i nie fermentufermentu-j¹ce laktozê (23). W gotowym kefi-rze, w du¿ej przewadze nad innymi drobnoustrojami wystêpuj¹ paciorkowce, w tym Lactococcus. Nie zna-leziono w pimiennictwie dok³adnych informacji o ich liczebnoci, ale wiadomo, ¿e w kulturze starterowej stanowi¹ one oko³o 80% mikroflory (17, 24).
Bakterie Lactococcus sp. s¹ wykorzystywane tak¿e w produkcji mietany. Podstawow¹ szczepionk¹ w tym przypadku jest szczepionka typu DL (17, 24). Badania dotycz¹ce otrzymywania mietany fermentowanej przez dodanie ró¿nych szczepionek wykaza³y, i¿ bez-porednio po produkcji zawartoæ paciorkowców mle-kowych, w tym Lactococcus, wynosi oko³o 108 jtk/g.
W trakcie ch³odniczego przechowywania ich liczba zmniejsza siê zaledwie o oko³o jeden cykl logarytmicz-ny (badania w³asne niepublikowane). Bakterie rodza-ju Lactococcus s¹ tak¿e stosowane w produkcji mas³a ze mietany, za wykorzystywany jest starter typu D. W gotowym male Lactococcus obecne s¹ g³ównie w kropelkach fazy wodnej i ich liczba waha siê od kil-ku do kilkil-kunastu milionów w 1 g (17, 24).
Lactococcus sp. znalaz³y tak¿e zastosowanie w pro-dukcji serów. W przypadku serów twarogowych naj-czêciej stosowana jest kultura starterowa typu DL. Rzadziej i w zasadzie wy³¹cznie w przypadku sera typu cottage cheese stosuje siê starter typu O. Bakterie z rodzaju Lactococcus s¹ przewa¿aj¹c¹ mikroflor¹ w serach twarogowych. Po zaszczepieniu mleka za-kwasem liczba paciorkowców mo¿e siêgaæ nawet kil-kudziesiêciu milionów jtk w 1 cm3. Wartoæ ta
wzra-sta, osi¹gaj¹c optimum w trakcie obróbki skrzepu wynosz¹ce 109 jtk/g. Dopiero w trakcie sch³adzania
twarogu nastêpuje niewielki spadek liczebnoci tych bakterii (17).
Bakterie z rodzaju Lactococcus znajduj¹ najwiêk-sze zastosowanie w produkcji serów podpuszczkowych dojrzewaj¹cych (2, 11, 24). S¹ podstaw¹ kultur starte-rowych typu DL dodawanych do mleka przeznaczo-nego do wyrobu wszystkich serów dojrzewaj¹cych, z wyj¹tkiem serów szwajcarskich i w³oskich (23, 24). W zale¿noci od rodzaju sera, starter wzbogaca siê
w inne drobnoustroje. W produkcji sera edamskiego, gouda, grojera i ementalskiego stosuje siê dodatek Streptococcus thermophilus, Lb. helveticus, Lb. bul-garicus, Lb. lactis oraz Propionibacterium sp., w przypadku sera roquefort Penicillium roqueforti, w produkcji camembert i brie Penicillium candidum, w przypadku serów: tyl¿yckiego, limburskiego i ro-madura Brevibacterium linens. Tylko przy produkcji serów cheddar i cheshire rezygnuje siê ze startera typu DL na rzecz startera typu O. Lactococcus maj¹ du¿y udzia³ procentowy w mikroflorze serów podpuszcz-kowych. Po zaszczepieniu mleka kulturami startero-wymi, liczba tych bakterii wynosi kilka milionów
w 1 cm3. W wyniku intensywnego rozwoju, jeszcze
przed dodaniem podpuszczki ich liczba wzrasta do dziesi¹tków milionów w 1 cm3. Oko³o 90% bakterii
zostaje zatrzymanych w skrzepie po odczerpaniu ser-watki. Podczas prasowania lub ociekania skrzepu ich liczebnoæ wynosi kilka miliardów w 1 g. Nastêpnie, na skutek obni¿enia zawartoci laktozy, temperatury oraz pH nastêpuje spadek tempa wzrostu bakterii. W serach twardych, d³u¿ej dojrzewaj¹cych obecnych jest do kilkunastu milionów paciorkowców w 1 g. W serach typu ementalskiego mezofilne paciorkowce mlekowe odpowiadaj¹ za wstêpne ukwaszenie mleka, po czym nastêpuje rozwój bakterii nale¿¹cych do in-nych rodzajów. W serach brie i camembert na pocz¹t-ku procesu nastêpuje silny wzrost bakterii wprowa-dzonych z zakwasem do 109 jtk/g i po obni¿eniu pH
ich liczebnoæ zmniejsza siê do kilkuset milionów w 1 g produktu (16, 17).
Korzyci z obecnoci Lactococcus w artyku³ach mleczarskich
Opisane wykorzystanie Lactococcus wynika z wie-lu zalet, jakimi siê one charakteryzuj¹. Szybkie wadzenie procesu fermentacji, w³aciwe zdolnoci pro-teolityczne i lipolityczne, tworzenie zwi¹zków aroma-tyzuj¹cych, produkcja bakteriocyn i egzopolisachary-dów, opornoæ niektórych szczepów na bakteriofagi oraz w³aciwoci prozdrowotne, to tylko niektóre spo-ród licznych zalet potwierdzaj¹cych s³usznoæ tak bardzo popularnego wykorzystywania w mleczarstwie tych bakterii (21, 24). G³ównym celem bakterii rodza-ju Lactococcus jest produkcja kwasu mlekowego. W czasie bytowania w mleku, podstawowym substra-tem dla Lactococcus sp. jest laktoza. Zdolnoæ Lacto-coccus sp. do fermentowania laktozy do kwasu mle-kowego skutkuje obni¿eniem pH rodowiska do po-ziomu gwarantuj¹cego hamowanie rozwoju mikroflo-ry niepo¿¹danej w produktach (17, 21, 24). Podczas produkcji serów podpuszczkowych kwas mlekowy umo¿liwia powstanie skrzepu mleka pod wp³ywem podpuszczki i wp³ywa na elastycznoæ masy serowej, jako efekt od³¹czenia jonów wapniowych od para-kazeinianu wapnia.
Lactococcus uwa¿ane s¹ za stabilnych producentów substancji aromatycznych: diacetylu, acetoiny,
aldehy-du octowego. Diacetyl to lotny zwi¹zek nadaj¹cy przy-jemny, lekko orzechowy smak (17, 25). U L. lactis subsp. lactis i L. lactis subsp. cremoris, które nie wy-korzystuj¹ cytrynianów, stwierdza siê mniejsze iloci tego zwi¹zku ni¿ jest wymagane dla prawid³owego aro-matu produktów mleczarskich (2-3 mg/dm3). Natomiast
L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis wytwarza diacetyl na poziomie do 10 mg/dm3. Optymalna
tem-peratura dla wytwarzania diacetylu to 21-22°C. Po oko³o 2 godzinach diacetyl ulega nieodwracalnej en-zymatycznej redukcji do acetoiny, która przechodzi dalsze przemiany. Redukcja zawartoci diacetylu po-woduje utratê aromatu charakterystycznego dla pro-duktów fermentowanych. Trwa³oci diacetylu w fer-mentowanych produktach mleczarskich sprzyja sch³o-dzenie do temperatury poni¿ej 5°C lub dostêp tlenu. L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis wytwarza do 500 mg acetoiny/dm3 i maksymalne stê¿enie tego
zwi¹zku obserwuje siê po 16-20 godzinach inkubacji. Z kolei aldehyd octowy to zwi¹zek nadaj¹cy ostry za-pach, jeli wystêpuje w du¿ych stê¿eniach. Po oko³o 20-24 godzinach inkubacji w temperaturze 21°C, L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis wytwarza
oko³o 6-11 mg/dm3 aldehydu octowego, natomiast
L. lactis subsp. cremoris po 10-14 godzinach wytwa-rza 6-8 mg/dm3 aldehydu octowego, za L. lactis subsp.
lactis do 5 mg/dm3. Po d³u¿szym ni¿ podano czasie
aldehyd octowy jest redukowany do etanolu (17, 21, 24, 25). Mniejsze znaczenie dla smaku i zapachu fer-mentowanych produktów mleczarskich maj¹: kwas octowy, etanol i CO2 (17, 24). Ditlenek wêgla odpo-wiada w serach za tworzenie oczek, za niektórym mlecznym napojom fermentowanym (np. kefirowi) na-daje cechy musuj¹ce (10, 25). Powstawanie oczek jest korzystne nawet w produkcji serów z przerostem ple-ni, gdy¿ szczeliny powstaj¹ce miêdzy ziarnami masy sera u³atwiaj¹ dzia³alnoæ kulturze Penicillium roque-forti (2, 8, 11, 23). Produktem aktywnoci bakterii ro-dzaju Lactococcus jest równie¿ kwas octowy, którego zawartoæ wynosi nawet kilkanacie mg/dm3 (21, 25).
W³aciwoci proteolityczne s¹ kolejn¹ cech¹ Lac-tococcus wiadomie wykorzystywan¹ w mleczarstwie. Zdolnoæ bakterii rodzaju Lactococcus do przeprowa-dzania proteolizy jest ma³a w porównaniu z typowymi bakteriami proteolitycznymi, lecz du¿a w stosunku do innych bakterii fermentacji mlekowej stosowanych przemys³owo. Warto zaznaczyæ, ¿e bakterie rodzaju Lactococcus nie wytwarzaj¹ zewn¹trzkomórkowych enzymów proteolitycznych. W ich przypadku wyko-rzystanie bia³ek mleka (g³ównie kazeiny) odbywa siê za porednictwem proteinaz umiejscowionych w ze-wnêtrznych warstwach ciany komórkowej. Dalsze procesy rozk³adu bia³ek do peptydów odbywaj¹ siê pod wp³ywem innych proteinaz zlokalizowanych w b³onie cytoplazmatycznej i cytoplazmie (20, 21, 24, 29). Zdol-noæ Lactococcus do proteolizy decyduje o g³êboko-ci dojrzewania i wp³ywa na cechy organoleptyczne serów. Lactococcus sp. nie trac¹ swoich zdolnoci
wy-twarzania charakterystycznego i po¿¹danego w serach smaku nawet po zniszczeniu ich komórek. Liza ko-mórek wprowadzonych wraz ze starterem powoduje znaczny wzrost szybkoci dojrzewania sera (22).
Lactococcus posiadaj¹ bardzo niewielk¹ aktywnoæ lipolityczn¹, jednak w tworzeniu substancji aromatycz-nych i smakowych lipoliza t³uszczu odgrywa znacznie mniejsz¹ rolê ni¿ proteoliza bia³ek. Proces rozk³adu t³uszczu mlecznego przez te bakterie jest doæ powol-ny. Enzymy lipolityczne, podobnie jak proteolityczne, tak¿e znajduj¹ siê wewn¹trz komórek bakteryjnych, a nie na ich powierzchni. Dopiero autoliza komórek i uwolnienie odpowiednich enzymów z komórki bak-teryjnej do rodowiska, przyczynia siê i przyspiesza dojrzewanie serów oraz warunkuje wytworzenie po-¿¹danych cech sensorycznych (17, 20, 22). Warto pod-kreliæ, ¿e zbyt daleko posuniêty rozk³ad t³uszczu w serach twardych nie jest po¿¹dany, wyj¹tkiem s¹ sery pleniowe (17, 20, 23).
Zalet¹ bakterii rodzaju Lactococcus jest opornoæ na stê¿enia NaCl stosowane w procesie produkcji se-rów podpuszczkowych. Wród podgatunków rodzaju Lactococcus opornoæ na chlorek sodu jest bardzo ró¿-na. Wiadomo, ¿e dodatek soli mo¿e z ³atwoci¹ zaha-mowaæ proces metabolizowania laktozy, st¹d wa¿ne jest stosowanie szczepów o du¿ej odpornoci na NaCl. W obecnoci 4% NaCl nie obserwuje siê wzrostu L. lactis subsp. cremoris, natomiast L. lactis subsp. lactis i L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis s¹ jeszcze zdolne do wzrostu (17, 21).
Lactococcus sp. charakteryzuj¹ siê wra¿liwoci¹ na niskie pH wystarczaj¹c¹ do wykorzystania ich w pro-cesach produkcyjnych (znosz¹ zakwaszenie rodowis-ka do 4,0-4,2) oraz dobr¹ prze¿ywalnoci¹ w kwanym rodowisku (17, 23). W aspekcie wykorzystania tech-nologicznego za zaletê mo¿na uznaæ ma³¹ ich wra¿li-woæ na wzglêdnie nisk¹ temperaturê, co jest istotne w procesach dojrzewania serów podpuszczkowych. Obni¿ona temperatura i powodowana tym zmniejszo-na produkcja kwasu mlekowego sprzyjaj¹ powstaniu serów o bardzo zwartej, twardej konsystencji, takich jak cheddar. Prowadzenie dojrzewania serów w tem-peraturze oko³o 30°C, czyli optymalnej dla Lactococ-cus, sprzyja szybszemu wytworzeniu kwasu mlekowe-go i otrzymaniu serów mniej zwartych i miêkkich, ta-kich jak sery typu camembert i brie (17, 21, 23).
Kolejn¹, istotn¹ cech¹ bakterii rodzaju Lactococcus, jest ich opornoæ na zaka¿enia bakteriofagami. Wia-domo, ¿e w efekcie infekcji fagowej nastêpuje liza i mieræ zaatakowanych komórek bakteryjnych, za proces technologiczny zak³ócony lub uniemo¿liwiony (1, 9, 24). Lactococcus sp. posiadaj¹ naturalne mecha-nizmy obrony przed infekcjami niektórych fagów. Ba-dania wykaza³y, i¿ u bakterii fermentacji mlekowej ist-niej¹ cztery mechanizmy opornoci na fagi. Nale¿¹ do nich: inhibicja adsorpcji bakteriofagów do komórek bakteryjnych, blokowanie penetracji DNA faga, infek-cja abortywna, system R/M (restrykinfek-cja-modyfikainfek-cja).
W produkcji ¿ywnoci stosuje siê szczepy bakterii dobierane pod wzglêdem opornoci na fagi wirulent-ne, a tak¿e pod wzglêdem obecnoci w ich komórkach fagów wbudowanych w genom bakteryjny, czyli lizo-gennych (1, 9).
Zalet¹ niektórych szczepów Lactococcus jest wy-twarzanie egzopolisacharydów (EPS), maj¹cych ko-rzystny wp³yw na kszta³towanie teksturalnych oraz organoleptycznych cech produktów (1, 21, 24). Zdol-noæ do ich wytwarzania zaobserwowano u szczepów L. lactis subsp. lactis i L. lactis subsp. cremoris. Wia-domo, ¿e ta w³aciwoæ jest kodowana na plazmidach. Dowiadczenia potwierdzi³y, i¿ egzopolisacharydy nie stanowi¹ ród³a energii dla komórek bakteryjnych ani nie zwiêkszaj¹ prze¿ywalnoci komórek poddanych dzia³aniu wysokiej temperatury, zamra¿aniu, liofiliza-cji czy antybiotyków (15).
Bardzo wa¿n¹ cech¹ bakterii rodzaju Lactococcus jest produkcja bakteriocyn (24). Najbardziej znan¹ bak-teriocyn¹ jest nizyna, której genetyczny aspekt biosyn-tezy oraz du¿a odpornoæ zosta³y szeroko przestudio-wane (21, 24). Wiadomo, ¿e stosowanie szczepów wy-twarzaj¹cych nizynê znacznie u³atwia proces techno-logiczny wytwarzania fermentowanych produktów mleczarskich. A poniewa¿ nizyna ³atwo ulega rozpa-dowi w uk³adzie pokarmowym cz³owieka, uwa¿a siê j¹ za bezpieczn¹ w stosowaniu w produktach spo¿yw-czych (17, 24).
Za zaletê mo¿na tak¿e uznaæ w³aciwoci prozdro-wotne Lactococcus, pozwalaj¹ce kwalifikowaæ niektó-re ich szczepy do potencjalnych probiotyków. Wyka-zano, i¿ wymienione bakterie maj¹ m.in. zdolnoæ do produkcji witamin z grupy B, ³agodz¹ nietolerancjê lak-tozy i obni¿aj¹ niektóre reakcje alergiczne na bia³ka mleka (5, 18). Poza tym s¹ oporne na warunki panuj¹-ce w uk³adzie pokarmowym cz³owieka (niskie pH oraz ¿ó³æ), na podstawie czego mo¿na s¹dziæ, i¿ s¹ zdolne do regulacji sk³adu mikroflory tego uk³adu (13, 18). Wspomagaj¹ tak¿e dzia³anie u³atwiaj¹ce przyswajanie sk³adników od¿ywczych (lipidów, aminokwasów, pier-wiastków takich jak: fosfor, ¿elazo i wapñ) oraz redu-kuj¹ poziom cholesterolu we krwi (5, 12, 13, 17, 18, 28).
Negatywne znaczenie obecnoci Lactococcus w artyku³ach mleczarskich
Dostêpna literatura niewiele podaje szczegó³ów na temat negatywnych stron zastosowania w przemyle mleczarskim bakterii z rodzaju Lactococcus. Jednak-¿e niewielkie wady w aspekcie praktycznego ich sto-sowania s¹ widoczne. Wiêkszoæ z nich mo¿na wyeli-minowaæ poprzez prawid³owe przeprowadzenie pro-cesu pasteryzacji, monitorowanie fermentacji czy te¿ dodatek do rodowiska sk³adników pokarmowych (4, 14, 17). Jedn¹ z wad stosowania bakterii rodzaju Lac-tococcus jest mo¿liwoæ przekwaszenia. Bakterie te s¹ zdolne obni¿yæ pH rodowiska do wartoci oko³o 4,5-4,6 lub ni¿szej. Jednak w produkcji mleczarskiej nie jest wymagane a¿ tak du¿e zakwaszenie i dla
pra-wid³owych cech organoleptycznych, struktury produktu oraz wystarczaj¹cego utrwalenia wystarcza ³agodniej-sze zakwa³agodniej-szenie. Dlatego jest istotne, by proces fer-mentacji przebiega³ pod sta³¹ kontrol¹ i opiera³ siê na kulturach starterowych o umiarkowanych zdolnociach kwasz¹cych (24). Drugi powód koniecznoci kontro-lowania tempa ukwaszania i fermentacji produktów przez Lactococcus to synteza znacznych iloci alde-hydu octowego, nadaj¹cego produktom ostry zapach (17, 21).
Kolejnym utrudnieniem mo¿e byæ obecnoæ bakte-rii rodzaju Lactococcus w produktach, w których nie stanowi¹ mikroflory po¿¹danej. W mleku paste-ryzowanym lub produktach z niego ich obecnoæ jest spowodowana reinfekcj¹ b¹d niew³aciwie przepro-wadzon¹ pasteryzacj¹ (24). Przypadkowa obecnoæ Lactococcus sp. mo¿e utrudniaæ przeprowadzenie pro-cesu fermentacji innym bakteriom kwasu mlekowego. Rezultatem mo¿e byæ silny rozwój szczepów Lacto-coccus i brak oczekiwanych cech produktu. Mo¿e to zak³ócaæ m.in. proces dojrzewania serów, do których produkcji u¿yto niew³aciwie skomponowanej kultu-ry starterowej (4, 17, 24).
Powa¿niejszym problemem wydaje siê brak stabil-noci cech biochemicznych Lactococcus. Bakterie mog¹ traciæ plazmidy pod wp³ywem niekorzystnych warunków rodowiskowych (czynników stresowych), m.in. zbyt wysokiej temperatury. Badania wskazuj¹, ¿e wysoka temperatura powoduje czêsto utratê plazmi-dów, podczas gdy niska sprzyja ich stabilizacji. Wia-domo, ¿e u Lactococcus wiele z u¿ytecznych cech jest kodowanych na plazmidach. Przyk³adowo, utrata plaz-midu nios¹cego geny odpowiedzialne za metabolizm laktozy prowadzi do powa¿nych problemów techno-logicznych. Dlatego stabilnoæ plazmidów jest jednym z kryteriów doboru Lactococcus do przemys³owego zastosowania (14, 24).
Podsumowanie
Rozpowszechnienie rodzaju Lactococcus w proce-sach fermentacji produktów mleczarskich mog³oby wiadczyæ o pe³nej wiedzy o tych bakteriach. Prowa-dz¹ one szybk¹ homofermentacjê, posiadaj¹ wystar-czaj¹ce w³aciwoci proteolityczne i lipolityczne, nie-które szczepy s¹ oporne na wystêpuj¹ce czynniki ro-dowiskowe. Coraz czêciej mówi siê o stosowaniu tych bakterii jako sk³adników ochronnych kultur startero-wych, z czego wynika, ¿e mo¿liwoci ich nie s¹ jed-nak do koñca wykorzystane. Warto przypomnieæ, ¿e do efektywnego wykorzystania Lactococcus w prze-myle niezbêdna jest wiedza z zakresu genetyki, a szczególnie stabilnoci plazmidów koduj¹cych pod-stawowe cechy u¿yteczne cz³owiekowi do fermentacji ¿ywnoci. Byæ mo¿e, ju¿ nied³ugo postêp badañ nad Lactococcus sp. pozwoli na wykorzystanie ich nie tyl-ko jatyl-ko typowej mikroflory kwasz¹cej, ale równie¿ jatyl-ko mikroflory o innych udokumentowanych w³aciwo-ciach, korzystnych dla cz³owieka.
Pimiennictwo
1.Akcelik M., Sanlibaba P.: Characterisation of an exopolisaccharide preventing phage adsorption in Lactococcus lactis subsp. cremoris MA39. Turk. J. Vet. Anim. Sci. 2001, 26, 1151-1156.
2.Ayad E., Verheul A., Wouters J., Smit G.: Population dynamics of lactococci from industrial, artisanal and non-dairy origins in defined strain starters for Gouda-type cheese. Int. Dairy J. 2001, 11, 51-61.
3.Batt C.: Lactococcus, [w:] Robinson R., Batt C., Patel P.: Encyclopedia of Food Microbiology. Academic Press, San Diego 1999.
4.Bellengier P., Richard J., Foucaud C.: Associative growth of Lactococcus lactis and Leuconostoc mesenteroides strains in milk. J. Dairy Sci. 1997, 80, 1520-1527.
5.Burgess C., OConnell-Motherway M., Sybesma W., Hugenholtz J., Sinde-ren D.: Riboflavin production in Lactococcus lactis: potential for in situ production of vitamin-enriched foods. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 10, 5769-5777.
6.Defeciñska A., Libudzisz Z.: Bakterie fermentacji mlekowej wp³yw na funk-cje ¿yciowe cz³owieka. Przegl. Mlecz. 2000, 8, 247-251.
7.Desmasures N., Opportune W., Guéguen M.: Lactococcus spp., yeasts and Pseudomonas spp. on teats and udders of milking cows as potential sources of milk contamination. Int. Dairy J. 1997, 7, 643-646.
8.Gao S., Oh D., Broadbent J., Johnson M., Weimer B., Steele J.: Aromatic amino acid catabolism by lactococci. Lait 1997, 77, 371-381.
9.Hejnowicz M., Bardowski J.: Infekcje bakteriofagami mezofilnych szczepów bakterii z rodzaju Lactococcus w mleczarstwie. Przegl. Mlecz. 2005, 7, 4-7. 10.Holzapfel W., Geisen R., Schillinger U.: Biological preservation of foods with
reference to protective cultures, bacteriocins and food-grade enzymes. Int. J. Food Microbiol. 1995, 24, 343-362.
11.Kieronczyk A., Skeie S., Langsrud T., Von M.: Cooperation between Lactococ-cus lactis and nonstarter lactobacilli in the formation of cheese aroma from amino acids. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 2, 743-739.
12.Kimoto H., Ohmomo S., Okamoto T.: Cholesterol removal from media by lactococci. J. Dairy Sci. 2002, 85, 3182-3188.
13.Kiomoto H., Kurisaki J., Tsuji N., Ohmomo S., Okamoto T.: Lactococci as probiotic strains: adhesion to human enterocyte-like Caco-2 cell and tolerance to low pH and bile. Lett. Appl. Microbiol. 1999, 29, 313-316.
14.Libudzisz Z., Walczak P., Bardowski J.: Bakterie fermentacji mlekowej, klasy-fikacja, metabolizm, genetyka, wykorzystanie. Politechnika £ódzka, £ód 2004. 15.Looijesteijn P., Trapet L., Vries E., Abee T., Hugenholtz J.: Physiological function of exopolysaccharides by Lactococcus lactis. Int. J. Food Microbiol. 2001, 64, 71-80.
16.Mannu L., Paba A.: Genetic diversity of lactococci and enterococci isolated from home-made Pecorino Sardo ewes milk cheese. J. Appl. Microbiol. 2001, 92, 55-62.
17.Molska I.: Zarys mikrobiologii mleczarskiej. PWRiL, Warszawa 1988. 18.Moneta J.: Fermentowane produkty mleczne suplementowane bakteriami
probiotycznymi. Przegl. Mlecz. 2006, 1, 4-8.
19.Niel E., Hahn-Hägerdal B.: Nutrient requirements of lactococci in defined growth media. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1999, 52, 617-627.
20.Pillidge C., Rallabhandi P., Tong X., Gopal P., Farley P., Sullivan P.: Auto-lysis of Lactococcus lactis. Int. Dairy J. 2002, 12, 133-140.
21.Rogiñski H. (red.): Encyclopedia of Dairy Science. Academic Press, London 2003.
22.Saboya L., Goudédranche H., Maubois J., Lerayer A., Lortal S.: Impact of broken cells of lactococci or propionibacteria on the ripening of Saint-Paulin UF-cheeses: extent of proteolysis and GC-MS profiles. Lait 2001, 81, 699--713.
23.Usajewicz I., Kornacki K.: Wykorzystanie mikroorganizmów w produkcji fermentowanej. Biotechnologia 1999, 45, 65-74.
24.Varnam A. H., Sutherland J. P.: Milk and Milk Products. Technology, Che-mistry and Microbiology. Aspen Publishers Inc., Gaithersburg, Maryland 2001. 25.Ziajka S. (red.): Mleczarstwo, zagadnienia wybrane. Wydawnictwo ART,
Olsztyn 1997.
26.Ziarno M., Molska I., Gronczyñska M.: Jakoæ i trwa³oæ mleka pasteryzowa-nego w 84°C/19-22 s. Medycyna Wet. 2005, 61, 1165-1168.
27.Ziarno M., Molska I., Sobota A.: Jakoæ i trwa³oæ mleka pasteryzowanego w 74°C/19-22 s wolnego od zanieczyszczeñ po pasteryzacji. Medycyna Wet. 2005, 61, 1052-1056.
28.Ziarno M., Sêkul E., Makowska M.: Wi¹zanie cholesterolu przez kultury starterowe mezofilnych paciorkowców mlekowych. Biotechnologia 2006, 72, 234-246.
29.Ziarno M.: Charakterystyka komercyjnych kultur starterowych stosowanych w przemyle mleczarskim. Medycyna Wet., w druku.
Adres autora: dr in¿. Ma³gorzata Ziarno, ul. Nowoursynowska 159c, 02-787 Warszawa; e-mail: malgorzata_ziarno@sggw.pl
