De ce alimentele funcționale sunt laptele și produsele lactate, precum și brânzeturile?

S KoA. a, R-COOH + ATP + CoA R C

I. Academia de brânză. Craft Cheese Science Tourism. Gyöngyös, 23 august 2017 De ce laptele și produsele lactate și brânzeturile sunt alimente funcționale? Prof. Dr. János Csapó Universitatea din Debrecen, Facultatea de Agricultură, Știința Alimentelor și Managementul Mediului, Institutul de Tehnologie Alimentară, 4032 Debrecen, Böszörményi u. 138. Email: [email protected] 2 Sapientia Universitatea Maghiară din Transilvania Cluj-Napoca, Facultatea Miercurea Ciuc, Departamentul de Știința Alimentelor

Ce este un aliment funcțional? Hrana: Conținând cantități adecvate de constituenți care au un efect pozitiv asupra uneia sau mai multor funcții ale vieții, contribuie la starea de bine mentală, consumul lor regulat poate reduce riscul bolilor dietetice. Au un efect de protecție a sănătății pe lângă energia și valoarea nutrițională a alimentelor tradiționale. 2

Cu alte cuvinte: Un aliment funcțional este un aliment care conține mai mult decât cantitatea medie a unuia sau mai multor componente care au un efect pozitiv asupra corpului uman (sănătate) sau în care una dintre componente este mai mică decât de obicei: grăsimi reduse, carbohidrați, alimentele proteice, sau mai mult decât de obicei, sunt îmbogățite cu o anumită substanță. 3

Nutraceuticalele (nutra: legate de nutriție, farmaceutice: legate de medicamente) sunt alimente care se află la granița dintre droguri și alimente. Numele lor exact: suplimente alimentare care nu se califică ca medicamente, preparate medicinale. Acestea nu sunt alimente obișnuite, substanțe benefice sau le conțin în cantități mai mari. 4

Un prebiotic este o substanță care, atunci când intră în tractul gastro-intestinal, promovează creșterea microorganismelor benefice, suprimă microorganismele dăunătoare și promovează formarea celei mai favorabile microflorei. Un probiotic este o cultură a unui microorganism viu care este fie conținut sau îmbogățit cu alimente, care, atunci când proliferează în sistemul digestiv uman, suprimă funcția de viață a microorganismelor dăunătoare. 5

Efectele biologice ale proteinelor din lapte și utilizarea lor Proteinele din colostru și din lapte: surse echilibrate de aminoacizi valoroși, au efecte funcționale și biologice, joacă un rol esențial în dezvoltarea proprietăților organoleptice și structurale ale laptelui și produselor lactate. Cazeină, proteine din zer și peptidele bioactive au diferite activități biologice: efect imunitar, antihipertensiv, antimicrobian, antioxidant și efect analgezic. 6

Întregul complex proteic din zer și unele proteine individuale pot fi asociate cu următoarele efecte fiziologice benefice și procese de viață: Sănătate cardiovasculară. Satisfacția și controlul greutății. Culturism, regenerare, prevenirea atrofiei musculare. Efect anticarcinogen. Starea rănilor și vindecarea. Microbiologia infecțiilor, reducerea mucozitei. Hrănirea hipoalergenică a sugarului. Îmbătrânire sănătoasă. 7

Utilizarea industrială și comercială a proteinelor din zer Imunoglobuline Aproximativ cca. Imunoglobulinele reprezintă 70-80% și 1-2% în lapte. Rolul imunoglobulinelor în colostru în protecția împotriva infecțiilor microbiologice a fost bine documentat la vițeii neonatali. Preparatele de imunoglobulină colostrală pentru creșterea animalelor sunt deja disponibile în comerț și piața ca supliment alimentar pentru consumul uman este în creștere. 8

Imunoglobulinele se atașează la diferite părți ale sistemului imunitar celular și limfatic. Sunt capabili să prevină colonizarea microbiană, să inhibe metabolismul microbian, să compacteze bacteriile în bucăți, să mărească fagocitoza bacteriilor, să le distrugă și să poată neutraliza multe toxine microbiene și virale. Concentrațiile anticorpilor anti-patogeni specifici sunt mai mari în colostrul vacilor tratate cu vaccinuri obținute din agenți patogeni sau anticorpii acestora. 9

Progresele în bioseparație au făcut posibilă fracționarea, separarea, îmbogățirea anticorpilor și, în consecință, producerea de produse numite lapte imunitar. Anii 1950: Se propune prima administrare orală de colostru de vacă pentru a ajuta la apărarea imună pasivă a omului. Anii 1980: Numeroase studii demonstrează că preparatele de colostru sunt eficiente în prevenirea infecției cu diverși agenți patogeni. (Escherichia coli, Candida Albicans, Clostridium Difficile, Shigella Flexneri, Streptococcus Mutans, Cryptosporidium Parvum, Helicobacter pylori.) 10

-Lactalbumina -lactalbumina este una dintre proteinele dominante din zer din laptele matern, 20% din proteinele din zerul din laptele de vacă. Β-lactalbumina este sintetizată în țesutul uger și este implicată ca o coenzimă în biosinteza lactozei. Întreaga moleculă intactă, peptidele derivate din proteina parțial hidrolizată și aminoacizii proteinei complet degradate au, de asemenea, efecte benefice. Este o sursă bună de aminoacizi esențiali, în special triptofan și cisteină, care sunt, de asemenea, precursori ai serotoninei și glutationului. Administrarea orală poate crește toleranța la stres. 11

Hidrolizatele lactalbuminei din laptele de vacă, derivații acestora și peptidele lor specifice pot fi legate de activități biologice, cum ar fi antihipertensive, antimicrobiene, antitumorale, stimulatoare imune, analgezice și unele ca prebiotice. 12

-Lactoglobulină Proteină din zer în laptele de vacă; reprezintă aproximativ 50% din totalul proteinelor din zer. Nu se găsește în laptele matern! Aditiv multifuncțional în multe aplicații alimentare și biotehnologice. Este o sursă excelentă de peptide cu o gamă largă de activități biologice care sunt la fel de benefice ca β-lactalbumina și derivații săi: pentru prevenirea hipertensiunii, a antimicrobienilor, a agenților antitumorali, a potențierilor imuni, a analgezicelor și a agenților de scădere a colesterolului. 13

Lactoferina Glicoproteina care leagă fierul se găsește, de asemenea, în lapte, colostru și în alte fluide de mamifere selectate (celulele mamare). Material care protejează gazda. La descompunerea cu pepsină, se formează lactofericină B (f18-36) și lactoferrampină (f268-284). Acestea joacă un rol important în mecanismul de apărare intern al organismului împotriva infecțiilor microbiene și împotriva substanțelor care declanșează procese degenerative (de exemplu, radicalii liberi ai oxigenului). Agent antimicrobian, multifuncțional. 14

A existat o creștere spectaculoasă a cererii de LF și un număr de produse îmbogățite cu LF sunt disponibile comercial. Mulți oameni produc lactoferină la scară industrială și o utilizează din ce în ce mai mult ca aditiv și, prin dozare intensă, se produc cantități crescute de alimente funcționale și medicamente. Sunt disponibile iaurt și preparate pentru sugari suplimentate cu LF, iar lactoferina este utilizată și în suplimentele alimentare (prepararea lactoferinei, colostrul (sub formă de pulbere), preparatele probiotice). Datorită efectului sinergic al lactoferinei (de exemplu cu lizozimă, lactoperoxidază), se găsește în pastele de dinți, apele de gură, gelurile hidratante și gumele de mestecat. 15

Glicoproteina lactoperoxidază se găsește și în sân, în laptele de vacă, în colostru și în alte substanțe selectate. Cea mai mare cantitate de enzimă se găsește în lapte și poate fi, de asemenea, recuperată în cantități semnificative din zer. Enzima lactoperoxidază catalizează peroxidarea tiocianatului și a unor halogenuri în prezența peroxidului de hidrogen, formând în același timp produse de tiocianură (SCN-) și hipotiocianide (OSCN-) care ucid sau inhibă creșterea multor specii microbiene. 16

Glucomacropeptidă Glicomacropeptidă (GMP) este o glicopeptidă C-terminală derivată din degradarea enzimei cazeinei (105 Phe-106 Met). Forma sa fără carbohidrați este macropeptida de cazeină (CMP). GMP inactivează micotoxinele E. coli și Vibrio cholerae in vitro, inhibă legarea bacteriilor cancerigene Str. Mutans și Str. Sobrimus și a virusului gripal, întărește sistemul imunitar și susține bifidobacteriile. Reglează fluxul sanguin prin efectele sale antihipertensive și antitrombotice. 17

Producția și funcționalitatea peptidelor bioactive Peptidele bioactive sunt fragmente de proteine speciale care au un efect pozitiv asupra funcțiilor și stării corpului și, în cele din urmă, asupra sănătății. Sursa principală de peptide bioactive este proteina din lapte. Peptide bioactive: au efecte antihipertensive, antitrombotice, antimicrobiene, antioxidante, imunostimulare și analgezice. 18

Enzimele digestive produc peptide bioactive în timpul hidrolizei. În mod deosebit, pepsina, tripsina și chimotripsina s-au dovedit a produce: o serie de peptide antihipertensive, fosfepteptide care leagă calciul, bactericide, peptide imunoregulatoare și care influențează durerea la hidroliza atât a cazeinei, cât și a fracțiunilor de proteine din zer. Peptide derivate din proteine din zer, de ex. Ala-Leu-Pro-Met-His-Ile-Arg sau lactokinina din degradarea cu tripsină a lactoglobulinei prezintă, de asemenea, un puternic efect antihipertensiv. 19

Culturile de bacterii lactice au, de asemenea, un efect de degradare a proteinelor: Tulpina Lactobacillus helveticus este capabilă să producă peptide antihipertensive, dintre care cele mai cunoscute sunt inhibitori ai ECA, Val-Pro-Pro și Ile-Pro-Pro. Bacteriile culturii iaurtului, starterele de brânză și probioticele obișnuite produc, de asemenea, peptide bioactive în timpul fermentării. ACE (enzima de conversie a angiotensinei) = crește tensiunea arterială. 20

Peptidele bioactive din produsele lactate Aspectul, cantitatea și activitatea peptidelor bioactive care apar în mod natural în produsele lactate fermentate depind de o serie de factori: tipul de starter, timpul de fermentare, tipul de produs și condițiile de depozitare. 21

Lipide bioactive Grăsimea din lapte de vacă este formată din 400 de acizi grași cu diferite compoziții chimice. Majoritatea acizilor grași formează un ester cu glicerina și sunt prezenți în cea mai mare parte în lapte sub formă de trigliceride. Termenul de acid linoleic conjugat (KLS, CLA) se referă la o colecție de izomeri structurali și geometrici diferiți ai acidului linisic cis-9, cis-12 conținând o dublă legătură conjugată. Principalul izomer KLS din lapte, izomerul cis-9, t-11, se mai numește acid rumic. KLS se formează parțial prin bioconversia acizilor grași polinesaturați din rumen ca rezultat al acțiunii bacteriilor anaerobe (de exemplu Butyrovibrio fibrisolvens), dar în primul rând în ugerul animalelor de lapte prin 9-dehidrogenaza acidului vaccenic (trans 18: 1 ). 22

Grăsimea din lapte este cea mai bogată sursă naturală de KLS. Conform diferitelor rapoarte, cantitatea sa de grăsime din lapte variază de la 2,0 la 53,7 mg/g (influențată de sistemul de hrănire, conservarea furajelor, localizarea și rasa vacii). Grăsimea din lapte a animalelor păscute are mai multe KLS decât cea a animalelor cu păstrare fixă și este, de asemenea, influențată de calitatea pășunii, deoarece vacile păstrate pe pășunile montane au măsurat cantități mai mari comparativ cu turmele pășunate pe câmpii. Îmbogățirea furajelor cu ulei vegetal sau de pește a crescut efectiv conținutul de KLS. Concentratele bogate în acid linoleic (soia, floarea-soarelui, canola) au un efect mai bun decât alte uleiuri vegetale bogate în acizi grași polinesaturați (semințe de in, alune). 23

Propionibacteriile, lactobacilii, bifidobacteriile sunt capabile să transforme acidul linoleic în KLS în cultura celulară, cultura laptelui. Efectele multifacetate ale KLS dietetice asupra sănătății: efect anticarcinogen, anti-aterosclerotic, antidiabetic, anti-obezitate, imunitar. Aceste avantaje se datorează în principal a doi izomeri, cis-9, trans-11 și trans-10, cis-12, dar efectele exacte depind de izomeri. Aproximativ 75-90% din conținutul de KLS al laptelui este izomerul cis-9, trans-11. 24

Lipidele polare Lipidele polare (fosfatidiletanolamină, fosfatidilcolină, fosfatidilserină, fosfatidilinozitol, sfingomielină, ceramide și gangliozide) joacă un rol în capacitatea de semnalizare a membranei și, prin aceasta, în capacitatea membranei de a transmite și a se diviza.) Acestea joacă un rol în transmiterea impulsului nervos și în întârzierea dezvoltării bolilor asociate îmbătrânirii (cheaguri de sânge, boli imune și inflamatorii). 25

Sfingolipidele și derivații lor sunt compuși puternic bioactivi cu efecte anti-cancerigene, de scădere a colesterolului și de efecte antibacteriene. Acidul butiric și derivații săi (butirați) inhibă dezvoltarea cancerului de sân și de colon. Alimentele și suplimentele alimentare bogate în sfingomielină pot fi benefice în prevenirea cancerului de sân și a colonului și a bolilor legate de intestin. 26

Factori de creștere Factorii care stimulează sau inhibă creșterea au fost detectați mai întâi în colostrul uman și în laptele matern și mai târziu în colostrul de vacă, lapte și zer. Cantitatea de factor de creștere în colostru este cea mai mare după fătare și apoi scade semnificativ. 27

Exopolizaharide și oligozaharide produse de bacteriile lactice Multe bacterii produc polizaharide care nu sunt încorporate, dar eliberate din celulă. Aceste substanțe fie intră în spațiul dintre celule pentru a forma mucus, fie se atașează la peretele celular din exterior, înglobându-l ca o coajă. Aceste polizaharide se numesc exopolizaharide (în continuare EPS) deoarece polizaharidele sunt situate în afara peretelui celular. Multe bacterii lactice sunt, de asemenea, capabile să producă EPS. Utilizarea acestor culturi de mucus în producția de iaurt poate îmbunătăți structura produsului. EPS poate îmbunătăți proprietățile reologice, crește vâscozitatea, spargerea gelului și poate preveni sinereza 28.

Laptele matern conține cantități semnificative (5-10 g/l) de oligozaharide complexe, care sunt benefice: în stimularea creșterii florei intestinale, întărirea sistemului imunitar și protejarea împotriva infecțiilor microbiene. Cantități semnificativ mai mici de oligozaharide similare se găsesc și în laptele de vacă și colostru. Ele pot fi utilizate ca prebiotice în alimentele funcționale și formulele pentru sugari. 29

Pe baza structurii lor chimice, EPS produs de bacteriile lactice poate fi împărțit în trei grupe: -glucani, care constau în principal din unități de glucoză legate prin legături -1,6 și -1,3, cum ar fi dextrani și mutanți, fructani, care sunt în mare parte legați de -2.6 legături. Moleculele de fructoză, cum ar fi levanul, sunt heteropolizaharide compuse din mai multe monozaharide. Structurile care conțin 2-10 molecule de glucoză și/sau fructoză și galactoză sunt galactooligozaharide (GalOS). Au un efect pozitiv asupra funcției intestinale: promovează creșterea bifidobacteriilor benefice, reduc pH-ul și cantitatea de produse formate în timpul putregaiului 30.

Rezumatul componentelor bioactive ale laptelui În mod natural, laptele conține un număr mare de componente bioactive. Tehnologiile semi-industriale și la scară vegetală sunt disponibile pentru separarea și recuperarea pură a colostrului, principalele proteine din lapte și unele proteine native derivate din zer, peptide, factori de creștere și fracțiuni lipidice, ca urmare a cărora astfel de produse sunt acum comercial disponibil. Aceste produse sunt surse excelente de ingrediente naturale, bioactive. Produsele se adresează bebelușilor, persoanelor în vârstă, persoanelor cu sistem imunitar slab, persoanelor cu boli dietetice, precum și celor care doresc să realizeze o dezvoltare fizică rapidă.

Cercetarea noastră proprie privind produsele lactate funcționale Cercetarea componentelor bioactive ale colostrului și laptelui bovin, dezvoltarea tehnologiei pentru producerea de alimente funcționale care protejează sănătatea din colostru. Studiu cantitativ și calitativ al exopolizaharidelor și oligozaharidelor produse de bacteriile lactice, dezvoltarea produselor probiotice. Creșterea conținutului de seleniu al laptelui prin suplimentarea seleniului în hrana pentru bovine. Producția de produse lactate cu conținut crescut de seleniu (chefir, iaurt, brânză, brânză de vaci). 32

Investigarea conținutului de acid linoleic conjugat (KLS) al laptelui, dezvoltarea metodelor de creștere a conținutului de KLS al produselor din lapte acru, producția de produse lactate cu conținut ridicat de KLS. Dezvoltarea unei metode pentru producerea KLS prin metode chimice. Investigarea conținutului liber de D-aminoacizi din lapte și produse lactate. Dezvoltarea unei metode de pasteurizare a laptelui prin tratamentul cu microunde. (Încercări inițiale de utilizare a radiațiilor ultraviolete). 33