Vývoj nových bezlepkových cereálních výrobků s probiotickou a postbiotickou složkou

Abstract

Diplomová práce se zabývá vývojem nových bezlepkových cereálních výrobků obohacených o probiotické a postbiotické složky s cílem vytvořit funkční potraviny s potenciálním přínosem pro zdraví konzumentů. Teoretická část práce shrnuje problematiku bezlepkových cereálií a možnosti jejich nutričního obohacení. Dále se zaměřuje na charakterizaci probiotik, prebiotik a postbiotik, jejich vzájemné interakce a význam pro lidské zdraví. Pozornost je věnována také využití mikrořas a kvasinek jako zdrojů bioaktivních látek a jejich synergickému působení s bakteriemi mléčného kvašení. V experimentální části byl proveden výběr a charakteristika vhodných cereálních matric a mikrobiální biomasy pro přípravu funkčních produktů. Byly optimalizovány metody stanovení základních nutričních a aktivních složek. Součástí práce byla kultivace bakterií mléčného kvašení rodu Lactobacillus a Bifidobacterium na vybraných substrátech a hodnocení jejich růstu a metabolické aktivity. Bylo zjištěno, že kmen Lactobacillus plantarum vykazoval v pohankové matrici vyšší životaschopnost buněk, a je tak vhodným kandidátem pro přípravu probiotických cereálních produktů. Naopak kmen Bifidobacterium bifidum se ukázal jako vhodnější pro přípravu postbiotických složek, zejména v kombinaci s quinoovými vločkami, kde byla zaznamenána vyšší produkce kyseliny mléčné a výraznější změny v lipidovém profilu. Přídavek mikrořas (chlorella, spirulina) a kvasinky rodu Rhodotorula k cereálnímu základu vedl ke změnám v zastoupení mastných kyselin. Na základě získaných výsledků byly připraveny modelové cereální produkty, u nichž byla hodnocena jejich bezpečnost a senzorické vlastnosti. Výsledky ukazují, že vhodnou kombinací cereální matrice, mikrobiální biomasy a fermentačního procesu lze cíleně ovlivnit nutriční a funkční vlastnosti výsledných produktů a vytvořit potraviny s potenciálem využití jako funkční bezlepkové výrobky.This diploma thesis focuses on the development of novel gluten-free cereal products enriched with probiotic and postbiotic components, with the aim of creating functional foods with potential health benefits for consumers. The theoretical part of the thesis summarizes the issues surrounding gluten-free cereals and the possibilities for their nutritional enrichment. It further focuses on the characterization of probiotics, prebiotics, and postbiotics, their interactions, and their importance for human health. Attention is also given to the use of microalgae and yeast as sources of bioactive compounds and their synergistic effects with lactic acid bacteria. In the experimental part, suitable cereal matrices and microbial biomass for the preparation of functional products were selected and characterized. Methods for determining basic nutritional and active components were optimized. The work included the cultivation of lactic acid bacteria of the genera Lactobacillus and Bifidobacterium on selected substrates and the evaluation of their growth and metabolic activity. It was found that the strain Lactobacillus plantarum exhibited higher cell viability in a buckwheat matrix, making it a suitable candidate to produce probiotic cereal products. In contrast, the Bifidobacterium bifidum strain proved to be more suitable for the preparation of postbiotic ingredients, particularly in combination with quinoa flakes, where higher lactic acid production and more pronounced changes in the lipid profile were observed. The addition of microalgae (Chlorella, Spirulina) and yeast of the genus Rhodotorula to the cereal base led to changes in the fatty acid profile. Based on the results obtained, model cereal products were prepared, and their safety and sensory properties were evaluated. The results show that by appropriately combining the cereal matrix, microbial biomass, and fermentation process, the nutritional and functional properties of the resulting products can be specifically influenced, creating foods with the potential for use as functional gluten-free products.