The effect of copper and zinc on the lactic fermentation of rye flour, including metabolites of acids, antioxidant activity and mineral solubilisation

Metody konserwacji żywności z wykorzystaniem mikroorganizmów, takich jak bakterie (np. z rodzaju Lactobacillus) i grzyby, znane są od bardzo dawna. Dzięki temu możliwe jest otrzymanie produktów spożywczych cechujących się korzystnym wpływem na zdrowie człowieka; określane są one mianem żywności funkcjonalnej. Obecnie obserwuje się wzrastające zainteresowanie konsumentów tym rodzajem pożywienia.Współcześnie niedobory miedzi i cynku są powszechne nie tylko w krajach ubogich, lecz również w państwach wysoko rozwiniętych. Pierwiastki te odgrywają niezwykle ważną rolę w organizmie, wchodząc w skład wielu różnych enzymów i innych struktur białkowych.Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu jonów miedzi i cynku w różnych stężeniach (jako „czynników stresujących”) na proces fermentacji przeprowadzanej przez dziką kulturę bakterii Lactobacillus. W tym celu badano następujące parametry: objętości gazów wytwarzanych w procesie fermentacji, pH roztworów w trakcie fermentacji, kwasowość ogólną, aktywność antyoksydacyjną FRAP oraz stężenia miedzi i cynku w fazie wodnej przy wykorzystaniu metody absorpcyjnej spektroskopii atomowej.Uzyskane wyniki wskazują na brak wpływu miedzi i cynku na objętość wydzielanych gazów. Dodatek jonów cynku powodował większe obniżenie pH niż dodatek jonów miedzi. Z kolei w przypadku badania kwasowości stwierdzono, iż miedź zmniejszała pojemność kwasową w porównaniu do próbek kontrolnych, zaś cynk nie miał wpływu na kwasowość. W badaniu właściwości antyoksydacyjnych uzyskano niejednoznaczne wyniki. Stwierdzono, iż rozpuszczalność miedzi maleje wraz ze wzrostem stężenia jonów tego metalu, natomiast przeciwna sytuacja - wzrost stężenia w fazie wodnej - występuje w przypadku dodanych jonów cynku.Na podstawie przeprowadzonych analiz można stwierdzić, iż uzyskane wyniki, szczególnie w przypadku miedzi, wydają się bardzo obiecujące. Potrzebne są dalsze badania w celu dokładniejszego określenia wpływu tych metali na szczepy bakterii probiotycznych.

Methods of food preservation with the use of microorganisms such as bacteria (e.g. Lactobacillus) and fungi are known for a long time. This fact makes it possible to obtain food products characterized by a beneficial effect on human health. They are called ‘functional food’. Nowadays, growing consumer interest in this type of food is observed.Today, copper and zinc deficiencies are common not only in poor countries, but also in highly developed ones. These elements play a significant role in human organism, being a part of many different enzymes and other protein structures.The aim of this study was to investigate the effect of copper and zinc ions (as ‘stress factors’), added at various concentrations, on the fermentation process carried out by the wild culture of Lactobacillus bacteria. For this purpose, the following parameters were measured: volume of gases produced during fermentation, pH of solutions, total acidity, FRAP antioxidant activity and concentrations of copper and zinc using atomic absorption spectroscopy method.The results show no effect of copper and zinc on volume of emitted gases. Addition of zinc resulted in a greater reduction in pH than the addition of copper ions. Also, copper reduced acid capacity in comparison with control samples, whereas zinc had no effect on acidity. Inconclusive results were obtained from the study of antioxidant properties. It was found that the solubility of copper decreases with when concentration of ions of this metal increases, whereas the opposite occurs for the zinc.Summarizing, already obtained results, especially in the case of copper, appear to be very promising. It is recommended to carry out more researsches in order to thoroughly investigate the effect of these metals to the strains of probiotic bacteria.