The impact of manganese (II), iron (II) and iron (III) ions addition on lactic acid fermentation of rye flour, including antioxidant activity and elements solubilisation.

Badania dotyczące poznania właściwości bakterii kwasu mlekowego trwają nieprzerwanie od ponad 100 lat, jednak jak dotąd, nie wszystkie aspekty zostały dokładnie zbadane. Większość badaczy skupia głównie uwagę nad pozytywnym wpływie bakterii na organizm i zdrowie człowieka, w nawiązaniu do żywności fermentowanej i probiotyków. Jednakże w ostatnich latach znacznie wzrosło zainteresowanie badaniami nad interakcją LAB z jonami metali, szczególnie metali ciężkich. Wskazuje się na możliwość wykorzystania LAB jako dodatków w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym w celu jednoczesnej detoksykacji oraz zwiększenia wartości odżywczych i leczniczych otrzymywanych produktów.Celem niniejszej pracy była ocena wpływu dodatku jonów manganu (II), żelaza (II) oraz żelaza (III), w różnych stężeniach, na proces fermentacji mlekowej kultury bakterii Lactobacillus. W tym celu przeprowadzono proces fermentacji i zbadano następujące parametry: objętość gazów wytwarzanych w procesie, pojemność kwasową, pH, aktywność antyoksydacyjną FRAP, ABTS, DPPH oraz stężenie badanych metali w fazie wodnej.Uzyskane wyniki wskazują na dodatni wpływ jonów manganu (II) i żelaza (II) na objętość wydzielanych gazów, i brak wpływu jonów żelaza (III). Dodatek jonów manganu (II) w najwyższym stężeniu skutkował obniżeniem pojemności kwasowej oraz wzrostem wartości pH, podczas gdy, podczas gdy jony żelaza (II), ani żelaza (III) nie wykazały znaczącego wpływu na zmianę tych parametrów. Wzrost aktywności antyoksydacyjnej zanotowano jedynie w przypadku próby o najwyższym stężeniu manganu, a dodatek jonów żelaza (II) oraz (III) nie wpływał na właściwości antyoksydacyjne. Uzyskano niejasne wyniki dotyczące zmian stężenia manganu w fazie wodnej, jakkolwiek obniżenie stężenia w trakcie fermentacji wydaje się bardziej prawdopodobne. W przypadku jonów żelaza (II) zanotowano spadek stężenia metalu w fazie wodnej w trakcie fermentacji, w przypadku jonów żelaza (III) efekt odwrotny.Żelazo jest pierwiastkiem niezmiernie istotnym dla organizmu człowieka, jednak w odniesieniu do organizmów LAB, pierwiastkiem o niewielkim znaczeniu, i bez względu na stopień utlenienia, niewchodzącym w interakcję z komórkami bakteryjnymi LAB. Mangan, jak sugerują przedstawione badania, jest metalem o dużym potencjale, mogącym istotnie wpływać na fermentację LAB. Odnotowane efekty i zróżnicowania pomiędzy analizami wymagają dalszych badań oraz bardziej szczegółowej kontroli poszczególnych parametrów.

The researches relevant to properties of lactic acid bacteria has been conducted repeatedly for more than 100 years, but not all the aspects were examined accurately as yet. Most of the researchers focus on the positive influence of the lactic acid bacteria on the health of human organism with respect to fermented food and probiotics. Nevertheless latterly the surge of attention to interaction between lactic acid bacteria and metal ions, particularly heavy metal ions, was noted. It is claimed that LAB is able to be used as additive in food or pharmaceutical industry in order to simultaneous detoxification and enrichment of nutritional, therapeutic quality of the products.The aim of the present thesis was the evaluation of the effect of addition of manganese (II), iron (II) and iron (III) ions in distinct, high-level concentrations, on lactic acid fermentation of Lactobacillus. To that end the lactic acid fermentation was performed and the data analysis of following parameters was done: volume of emitted gases, acid content, pH, antioxidant activity by FRAP, DPPH ABTS and concentration of metal ions tested in aqueous.The results indicate on positive influence of manganese (II) and iron (II) ions on the emitted gas volume, and no influence of iron (III) ions. The addition of manganese in the highest concentration leaded to decrease in acid content and increase in pH values, whereas iron (II) and (III) showed no effect on those parameters. Increase in antioxidant activity was observed exclusively in sample containing the highest concentration of manganese (II) ions, when supplement of iron (II) and (III) ions didnt impact antioxidant properties.Questionable results relevant to manganese concentration in aqueous phase were obtained. However the decrease in the manganese concentration during the process seems to be more likely. In case of iron (II) ions the decrease in concentration was noted, and of iron (III) ions the opposite effect – increase.Iron is an essential element to human organism, though in regard to lactic acid bacteria doesnt play any important role. Irrespective of oxidation state doesn`t interact with bacteria cells. As the present research suggest, manganese seems to be a metal with a great deal of potential that can relevantly influence on lactic acid fermentation. Notwithstanding the results and differentiation among analyses need further investigation and more detailed control of particular parameters.