จุลินทรีย์ทีÉใช้ในการผลิตอาหาร ·...
TRANSCRIPT
Outline
FSN 321
จุลินทรีย์กับอาหาร
ตัวอย่างประวัติศาสตร์การใช้เชื อจุลินทรีย์ในอาหาร
ประเภทของเชื อจุลินทรีย์ทีใช้ในการผลิตอาหาร
กลไกหลักของเชื อจุลินทรีย์ทีใช้ในการผลิตอาหาร
เชื อจุลินทรีย์ทีมีประโยชน์ในระบบทางเดินอาหาร
Definition
FSN 321
Fermentation
เปนกระบวนการเปลี่ยนแปลงของสารอนิทรียซึ่งสามารถเกดิไดท้ังในสภาวะ
Anaerobic-alcoholic fermentation/lactic acid fermentation
Aerobic-acetic acid fermentation
ไมมีเช้ือจุลินทรีย-starch hydrolysis
Food Fermentation
กระบวนการเปล่ียนแปลงของสารอนิทรียซึ่งจะไดผลผลิตหรือผลพลอยไดเปนอาหาร
ประโยชน
ช่วยรักษาอาหารให้อยู่ได้นานขึ น, มีอาหารในยามขาดแคลน, เพิ มคุณค่าทางอาหาร, ป้องกัน
การปนเปือนของเชื อโรคอืน, กลินรสทีดี
Fermented food
FSN 321
ตองมเีชื้อจุลนิทรยีเขามาเก่ียวของ
อาจเปนกระบวนการที่ใชเพยีงแคเอ็นไซม
ผลติภัณฑไดจากการเปลี่ยนแปลงทางชวีเคมี
ทําใหอาหารมีคุณคาทางโภชนาการมากขึ้น ปลอดภัยมากขึ้น มรีสชาติดี
ขึ้น
สรางกรด/สารใหกลิ่น/แอลกอฮอล/ใชแหลงอาหารสําหรับเชื้อปนเปอน
เปนกระบวนการที่เกิดขึ้นโดยความบังเอิญในอดตี เชน
cheese/yogurt/wine/beer/bread/soy sauce etc.
มักจะเปน art มากกวา science
ประวัติศาสตร์ของอาหารหมัก
FSN 321
อาหารหมักเกิดเองในธรรมชาติ โดยเฉพาะในอดีต (นมเปรี ยว ไวน์)
การค้นนพบมักเกิดโดยบังเอิญ
Wine เป็นอาหารหมักทีมีหลักฐานการค้นพบเป็นอาหารหมักแรก เกิดขึ นประมาณ
8500-4000 ปีก่อนคริสตกาล
การเกิดขึ นของอาหารหมักในประเทศแถบตะวันออกก็เกิดขึ นในเวลาใกล้เคียงกัน
Food Fermentation
FSN 321
ในกระบวนการหมักแบบธรรมชาตนิั้นเชื้อจุลินทรยีที่เจรญิเตบิโตไดกอนมักจะ
เปนเชื้อ lactic acid bacteria ซึ่งจะสรางกรดอนิทรยีและสาร antibacterial
ปองกัน harmful bacterial
จากนั้นเชื้ออื่นๆเชน ยีสต จะเจรญิตามมาในชวงหลัง
เชื้อราจะเจรญิเตบิโตไดดีในที่ที่ม ีoxygen และที่มคีวามชื้นที่เหมาะสมเทานั้น
Microorganisms in Food Fermentation
FSN 321
มกีารเตมิลงไป หรือ เปนเชื้อท่ีมอียูแลวในธรรมชาติ
อยางไรก็ตามการผลติอาหารหมักในปจจุบันมักใชเชื้อบรสิุทธิเ์พราะควบคุมงาย
ไดผลติภัณฑตามตองการ
Microbial metabolism
FSN 321
เชื้อจุลนิทรยีตองการสารอาหารเพื่อเปลี่ยนเปนพลังงานใชในกระบวนการตางๆ
แตกตางกันตามชนิดของเชื้อจุลนิทรยี Phototrophs: ใชแสงเปนแหลงของพลังงาน/CO2 เปน c-source
Lithotrophs: oxidation of inorganics
Chemotrophs: ไดพลังงานจาก oxidation of chemicals
Organotrophs: ไดพลังงานจาก oxidation of organic molecules กรดอะมิโน, เปปไทด, โปรตีน
น้ําตาล, โพล่ีแซคาไรด, แปง
ไขมัน
วติามิน
Microbial and nutrients
FSN 321
สารอาหารจําเปนตองถูกถายทอดเขาไปในเซลของเชื้อจุลินทรยี
จําเปนตองถูกยอยดวยเอ็นไซมกอนถาโมเลกุลมีขนาดใหญมาก
ถูกนําเขาโดย Passive transport (not good ขึ้นกับความตางของความเขมขน)
ถูกนําเขาโดย permease (จะถูกสรางเม่ือตองการ) และ Active transport (ใชพลังงาน
ในการนําเขาหรือเอาออก)
Metabolic events
FSN 321
โดยท่ัวไปจะประกอบดวยกระบวนการยอยสลาย (catabolism) เพื่อใหได
พลังงานมาใชในข้ันตอนการผลิตสาร (anabolism)
Breakdown
Proteins to Amino Acids, Starch to Glucose
Synthesis
Amino Acids to Proteins, Glucose to Starch
Catabolism
Anabolism
Catabolisms
FSN 321
Catabolism of sugar : Embden-Meyerhof-Parnas (EMP)
Dihydroxyacetone phosphateGlucose (C6)
Glucose-6-phosphate (C6)
Fructose-6-phosphate (C6)
Fructose-1,6-phosphate (C6)
Glyceraldehyde 3-phosphate (2C3)
1,3 Diphosphoglyceric acid (2C3)
3 Phosphoglyceric acid (2C3)
2 Phosphoglyceric acid (2C3)
Phospho-enolpyruvic acid (2C3)
Pyruvic acid (2C3)
2 ADP
2 ATP
H2O
2 ADP
2 ATP
2-Phosphate2 NAD
2 NADH + 2H+ATP
ADP
ATP
ADP
Catabolism
FSN 321
Entner-Denduroff pathway
Glucose 6-phosphate
6-Phosphogluconolactone
6-Phosphogluconate
2-Keto-3-deoxy 6-phosphogluconate
Pyruvate Glyceraldehyde 3-phosphate
EMP pathway
NADP
NADPH
H2O
H2O
Catabolism
FSN 321
เชื้อจุลินทรยีจะเปล่ียนน้ําตาลเปนสารที่มโีมเลกุลเล็กลงโดยจะปลอยพลังงาน
ออกมากในกระบวนการ นอกจากนี้ยังใช NAD เปล่ียนเปน NADH
ระหวางกระบวนการ Glycolysis หรอื EMP pathway จะทําใหไดพลังงาน
ท้ังหมด 2 ATP
ในเชื้อจุลินทรยีบางชนดิ จะใช pathway อื่นๆ เชน Entner Denduroff
pathway
อยางไรก็ตามเชื้อตองการการ recycling ของ NAD
Catabolism
FSN 321
Kreb’s cycle / Tricarboxylic acid cycle
เกิดในกรณีท่ีมี oxygen ใหพลังงานสูงในกรณีท่ีตองการเพิ่มจํานวนเซลลในปรมิาณ
มาก เกิดจากการถายทอดโปรตรอนบริเวณผนังของ mitochondria (Eu)/Plasma
membrane (Pro)
FSN 321
Probiotics
• Live micro-organisms (single or mixed culture) which
when administered in adequate number confer a health
benefit on the host (FAO/WHO 2001)
• Functional foods:
FSN 321
Benefits from ingestion of probiotics
• Improving the intestine microbial balance
• Producing lactase (lactose intolerance)
• Strengthening the immune system
• Reducing risk of colon cancer in human
• Aiding in treatment of food allergies
• Lowering blood cholesterol levels
• Reducing blood pressure
• Treatment of diarrhoea
FSN 321
• New evidence inactive MO. Can provide health benefit
• 2 requirement for MO. to be classified as probiotics
– Safety
– Specific health claim
• The suggested concentration for probiotic bacteria is 106 CFU/g of a product (throughout shelf-life of product)
• Human origin
• Mostly found in gut, specifically large intestine
• Approximately 30-50% of gut content are bacteria
• Some 500 species
Probiotics