en
Úvod
Fermentace je jedním z nejstarších biotechnologických procesů, které lidstvo objevilo a cíleně využívá. V podstatě se jedná o metabolickou strategii mikroorganismů, kdy kvasinky, bakterie či plísně rozkládají složitější organické látky – nejčastěji sacharidy – na látky jednodušší, přičemž si tak zajišťují energii pro svůj růst a životní funkce. Tento proces, probíhající převážně za nepřítomnosti kyslíku, vede ke vzniku celé řady produktů – od kyselin přes alkoholy až po plyny – a od nepaměti umožňuje lidem uchovávat potraviny, modifikovat jejich chuť i vůni a zlepšovat jejich biologickou hodnotu. Fermentované potraviny provázejí lidstvo od samých počátků zemědělství: od kváskového chleba a vína, přes pivo či ocet, až po kysané zelí nebo sójovou omáčku. V různých kulturách se fermentace stala nejen prostředkem konzervace, ale i zdrojem nových, nutričně hodnotných a senzoricky atraktivních produktů. Fermentace mléka zaujímá mezi těmito procesy zvláštní místo. Již před více než 5 000 lety se v oblastech Blízkého východu a střední Asie spontánně zakysávalo mléko při uchovávání v kožených vacích nebo hliněných nádobách. Působením přirozené mikroflóry vznikaly produkty, které se vyznačovaly delší trvanlivostí, svěží chutí a lepší stravitelností. To, co zpočátku vznikalo jako náhoda, se brzy proměnilo v cílenou technologii – a položilo základy mlékárenské výroby tak, jak ji známe dnes. Fermentace mléka provází lidstvo od samých počátků pastevectví a v různých kulturních prostředích dala vzniknout specifickým tradičním výrobkům. Na Kavkaze se vyvinul kefír, dlouhodobě spojovaný s vitalitou a dlouhověkostí, ve stepích střední Asie kumys z kobylího mléka, v Indii dahi s kulinárním i medicínským významem a ve Skandinávii filmjölk. Tyto produkty nebyly pouze zdrojem živin, ale také součástí kulturních tradic a důkazem, že fermentace umožnila lidem uchovat a zároveň zušlechtit cennou surovinu – mléko – v odlišných klimatických i společenských podmínkách. Z technologického hlediska je fermentace mléka založena na enzymatické přeměně mléčného cukru laktózy na kyselinu mléčnou a další metabolity, což vede k acidifikaci prostředí, stabilizaci mikrobiálního společenstva a zásadní změně chemických i fyzikálních vlastností mléka. Výsledkem jsou produkty s vysokou nutriční hodnotou, charakteristickým senzorickým profilem a významnými fyziologickými účinky. Jogurty, kefíry, acidofilní mléka či zakysané smetany proto představují nejen tradiční součást lidské výživy, ale také moderní funkční potraviny, které se uplatňují v preventivní medicíně, dietologii i klinické výživě. Na přelomu 19. a 20. století začali významní vědci jako Louis Pasteur a Ilja Mečnikov systematicky zkoumat mikrobiální podstatu fermentace, čímž položili základy moderní mikrobiologie a konceptu probiotických kultur, které dnes tvoří nedílnou součást mléčných fermentovaných výrobků.
Biochemické a mikrobiologické základy fermentace mléka
Z hlediska biochemie je fermentace mléka proces, při němž bakterie mléčného kvašení (BMK) využívají mléčný cukr laktózu jako hlavní zdroj energie. Tento proces probíhá v několika krocích:
- Štěpení laktózy
Enzym β-galaktosidáza hydrolyzuje laktózu na její monosacharidové složky – glukózu a galaktózu. - Metabolismus monosacharidů
Tyto jednoduché cukry vstupují do glykolytické dráhy (Embden–Meyerhof–Parnasovy), kde se přeměňují na pyruvát. - Redukce pyruvátu
- Homofermentativní BMK (např. Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) redukují pyruvát převážně na kyselinu mléčnou. To vede k rychlé acidifikaci prostředí, zajištění mikrobiální stability a vytvoření čisté, svěží kyselé chuti.
- Heterofermentativní BMK (např. Leuconostoc mesenteroides) využívají fosfoketolázovou dráhu a kromě kyseliny mléčné produkují také kyselinu octovou, ethanol a oxid uhličitý. Tyto metabolity se podílejí na komplexnějším aromatu a u některých výrobků (např. kefíru) i na jemném perlení.
Kyselina mléčná hraje v celém procesu zásadní roli: snižuje pH, čímž inhibuje růst nežádoucích mikroorganismů, a zároveň způsobuje koagulaci mléčných bílkovin (kaseinů). Výsledkem je typická změna struktury a konzistence mléka – od jemně krémovité po pevnější, gelovou.
Mikrobiologické aspekty
Fermentace mléka je řízena cíleným použitím nebo přirozenou činností vybraných mikroorganismů. Nejvýznamnější rody bakterií jsou:
- Lactobacillus – zahrnuje široké spektrum druhů, lišících se homo- či heterofermentativní aktivitou; některé druhy mají proteolytické schopnosti a vytvářejí exopolysacharidy, které zvyšují krémovitost a stabilitu výrobků.
- Lactococcus – základní startovací kultury mlékárenského průmyslu, klíčové pro sýrařství a zakysané mléčné výrobky; rychle snižují pH.
- Streptococcus thermophilus – spolu s Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus tvoří synergický pár v jogurtové kultuře. Streptococcus produkuje růstové faktory (např. kyselinu mravenčí), které stimulují Lactobacillus, zatímco ten na oplátku vytváří aromatické metabolity.
- Leuconostoc – typické heterofermentativní bakterie, které kromě kyseliny mléčné produkují i diacetyl a acetoin, zodpovědné za charakteristickou máslovou příchuť některých výrobků.
- Bifidobacterium – využívány především v probiotických a funkčních výrobcích, pozitivně ovlivňují střevní mikrobiotu a podílejí se na tvorbě krátkořetězcových mastných kyselin.
V tradičním kavkazském kefíru je mikrobiální společenstvo mimořádně rozmanité – kromě BMK se zde uplatňují i kvasinky (Saccharomyces, Kluyveromyces) a octové bakterie. Díky jejich vzájemné interakci má kefír jemně perlivou chuť, vyšší obsah bioaktivních látek a odlišný nutriční profil než jiné zakysané výrobky.
Nutriční a senzorické změny
Fermentace mléka nepřináší pouze charakteristickou kyselou chuť, ale vyvolává celou řadu změn, které zásadně ovlivňují nutriční hodnotu a stravitelnost výrobků. Během fermentace dochází ke štěpení laktózy na jednodušší cukry, což zlepšuje dostupnost sacharidů, zatímco mléčné bílkoviny se částečně rozkládají na peptidy a aminokyseliny, čímž se usnadňuje jejich využití v organismu. Tuková složka podléhá částečné lipolýze, díky níž vznikají volné mastné kyseliny přispívající k senzorickým vlastnostem. Zároveň jsou při proteolýze uvolňovány bioaktivní peptidy, které mohou vykazovat specifické fyziologické účinky – od antihypertenzního (inhibice enzymu ACE) přes antimikrobiální až po imunomodulační. Na výsledném chuťovém a aromatickém profilu se podílí řada metabolitů, zejména kyselina mléčná, diacetyl, acetaldehyd, ethanol a oxid uhličitý, zatímco srážením kaseinů vzniká hustší a krémovější konzistence. Zajímavé je i srovnání stravitelnosti: podle studií se jogurt stráví z více než 90 % již během jedné hodiny, zatímco u nefermentovaného mléka je to pouze přibližně 30 %. Právě proto jsou fermentované mléčné výrobky doporučovány také osobám s citlivým trávením nebo mírnou intolerancí laktózy. Fermentované mléčné výrobky jsou řazeny mezi tzv. funkční potraviny, tedy takové, které kromě základní nutriční hodnoty poskytují i specifické zdravotní přínosy. Jedním z nejdůležitějších efektů je podpora střevní mikrobioty, protože živé kultury bakterií mléčného kvašení pomáhají obnovovat a udržovat rovnováhu střevní flóry, což se pozitivně odráží na celkovém zdravotním stavu. Současně mají tyto mikroorganismy i antimikrobiální účinek – produkcí organických kyselin, bakteriocinů a dalších metabolitů potlačují růst patogenů, mezi nimiž lze zmínit například bakterie rodu Salmonela nebo Staphylococcus aureus. Dalším významným přínosem je lepší vstřebávání minerálů, zejména vápníku a fosforu, protože kyselé prostředí vznikající při fermentaci zvyšuje jejich biologickou dostupnost a tím podporuje zdraví kostní tkáně. Fermentované mléčné výrobky se podílejí také na stimulaci imunitního systému – některé kmeny zvyšují aktivitu imunitních buněk a tím přispívají k odolnosti organismu vůči infekcím. Neméně důležitým faktorem je i snížený obsah laktózy: proces fermentace vede k jejímu rozkladu, a proto jsou tyto výrobky snadněji stravitelné i pro osoby s částečnou intolerancí tohoto cukru. Všechny tyto účinky ukazují, že fermentované mléčné produkty nejsou pouze chutnou součástí jídelníčku, ale zároveň představují významný nástroj preventivní výživy a podpory zdraví. Současný výzkum v oblasti fermentovaných mléčných výrobků se orientuje na rozvoj inovací, které rozšiřují nejen technologické možnosti, ale i zdravotní a společenský přínos těchto potravin. Velký důraz je kladen na nové probiotické kmeny, jejichž výběr se zaměřuje na cílené účinky, například na podporu imunity, regulaci hladiny cholesterolu nebo posílení střevní bariéry. Zároveň se intenzivně studují bioaktivní peptidy a metabolity vznikající proteolýzou mléčných bílkovin – tyto látky mohou působit antihypertenzně, antioxidačně nebo imunomodulačně a otevírají prostor pro vývoj funkčních potravin s přesně definovanými zdravotními benefity. K dalším trendům patří vývoj hybridních produktů, které kombinují mléčné a rostlinné substráty, například spojení mléka a sóji. Takové výrobky mají vyšší nutriční hodnotu, nabízejí širší spektrum živin a současně oslovují spotřebitele se specifickými dietními preferencemi. Roste také význam udržitelnosti, protože fermentace je přirozeně ekologickým způsobem konzervace – nevyžaduje vysoké energetické vstupy, prodlužuje trvanlivost výrobků a omezuje potřebu přidávání chemických konzervantů. Díky těmto směrům se fermentované mléčné výrobky posouvají od tradičních potravin k moderním funkčním produktům, které spojují senzorickou atraktivitu, nutriční hodnotu a zdravotní přínos s principy šetrného a udržitelného potravinářství.
Závěr
Fermentace mléka je komplexní a zároveň mimořádně zajímavý proces, který propojuje poznatky mikrobiologie, biochemie, potravinářské technologie i výživových věd. Výsledkem tohoto děje jsou potraviny, které člověka provázejí po tisíciletí – jogurty, kefíry, acidofilní mléka, zakysané smetany a řada dalších výrobků. Tyto produkty dnes představují nejen tradiční součást jídelníčku, ale i moderní funkční potraviny, jejichž konzumace je spojována s pozitivními účinky na zdraví. Z pohledu spotřebitele jsou fermentované mléčné výrobky atraktivní svou chutí, texturou i pestrostí a zároveň přinášejí vyšší nutriční hodnotu a lepší stravitelnost než mléko v původní podobě. Díky obsahu živých mikroorganismů, bioaktivních metabolitů a zvýšené biologické dostupnosti minerálů se významně uplatňují v preventivní medicíně, dietologii i klinické výživě. Fermentované mléko je zároveň dokonalým příkladem toho, jak lidstvo dokázalo využít přirozenou činnost mikroorganismů ve svůj prospěch. To, co kdysi vznikalo spontánně a náhodně ve starověkých kulturách, se dnes stalo přesně řízeným technologickým procesem a předmětem intenzivního vědeckého výzkumu. Fermentace mléka tak propojuje tradici s moderní vědou a ukazuje, že i prastaré postupy mohou mít v současné společnosti mimořádný význam. V příštím dílu seriálu Co (ne)víme o mléce se zaměříme na konkrétní fermentované mléčné výrobky – jejich složení, technologii výroby, specifické vlastnosti a zdravotní přínosy.