Bezpieczeństwo i higiena produkcji Mikrobiologia
Sylwia Bonin
Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii ŻywnoS
ci, Wydział Technologii ŻywnoS
ci, SGGW, Warszawa
Zakażenia mikrobiologiczne
Zakażenia mikrobiologiczne
podczas produkcji wina
podczas produkcji wina
Wino jest napojem wytwarzanym od tysiącleci. Ze względu na Na powierzchni owoców występują pleS
nie z rodzaju Penicilium,
wysokÄ… zawartoS
ć alkoholu, niskie pH oraz brak tlenu, przy Aspergillus, Rhizopus, Alternaria, Cladosporium, Botritis. W przypadku
prawidłowo prowadzonym procesie technologicznym rozwój wykorzystywania do produkcji zapleS
niałych owoców należy zwrócić
drobnoustrojów jest w nim praktycznie ograniczony. uwagę na możliwoS
ć przejS
cia do wina niekorzystnych dla zdrowia czło-
wieka produktów pleS
ni, czyli mykotoksyn  ochratoksyny A, patuliny i
Podczas produkcji wina drobnoustroje wprowadzane są z surow- cytryniny. Związki te ulegają rozkładowi w procesie fermentacji, ale nie
cem, ponieważ owoce stanowią naturalne S
rodowisko wielu mikroor- wiadomo, jakie jest działanie powstałych produktów (Fleet, 2003).
ganizmów. Głównie są to drożdże, pleS
nie i w nieznacznej iloS
ci bakte- W trakcie fermentacji oraz leżakowania mogą się rozwijać szko-
rie, które w trakcie tłoczenia przedostają się do wina. dliwe bakterie, a także drożdże, które powodują powstawanie chorób
WiększoS
ć drożdży występujących na powierzchni owoców sta- wina. Choroby te są zmianami powstałymi w wyniku znacznego roz-
nowią tzw. drożdże dzikie, należące do rodzajów Rhodotorula, Aure- woju drobnoustrojów, prowadzącymi do obniżenia jakoS
ci produktu.
obasidium, Hanseniaspora (Kloeckera), Candida, Cryptococcus. W Niepożądane w winie mikroorganizmy to tlenowe drożdże kożuchujące
przypadku owoców nadgniłych liczba tych mikroorganizmów ulega oraz bakterie octowe i beztlenowe, lub względnie beztlenowe bakterie
fermentacji mlekowej.
Pierwszą z powyższych grup drobnoustrojów stanowią drożdże
kożuchujące, które jak sama nazwa wskazuje są przyczyną tworzenia
się kożucha, czyli błonki. Należą tu drożdże z rodzaju: Pichia, Hanse-
nula, Candida, Torulopsis, które mają zdolnoS
ć rozkładania etanolu,
glicerolu oraz kwasów organicznych. Produkują znaczne iloS
ci aldehy-
du octowego, octanu etylu i różnych estrów, wpływając niekorzystnie
Rys. 1. Drozdze winiarskie Saccharomyces bayanus, powiekszenie x 1600
zwiększeniu. Na powierzchni winogron występują one w iloS
ci po-
wyżej 106 jtk/g, podczas gdy drożdży z rodzaju Saccharomyces jest
jedynie 10-100 jtk/g. WiększoS
ć drożdży  dzikich , w przeciwieństwie
do  szlachetnych (rys. 1), należących do gatunku Saccharomyces
Rys. 2. Bakterie octowe wybarwione metodą Grama. Powiększenie x 1200
cerevisiae lub Saccharomyces bayanus, jest nieodporna na etanol w
stężeniu powyżej 5-7% obj., stąd drożdże  dzikie giną w trakcie pro- na smak i zapach wina. Drobnoustroje te rozwijają się najlepiej w temp.
cesu fermentacji. Mogą jednak produkować związki wpływające za- 24-260C, natomiast poniżej 40C i powyżej 340C ich działalnoS
ć zostaje
równo negatywnie na cechy sensoryczne wina, jak i na drożdże z zahamowana. Obecne są w winach o niskiej zawartoS
ci etanolu; przy
rodzaju Saccharomyces (Fleet, 2003). iloS
ci alkoholu powyżej 12% obj. z reguły nie występują, ponadto jako
26
1_2005_agro.p65 26 2005-03-22, 11:13
Mikrobiologia Bezpieczeństwo i higiena produkcji
organizmy tlenowe mogą rozwijać się jedynie przy dostępie powietrza wzroS
cie kwasów lotnych, mamy do czynienia z procesem nieprawi-
(Wzorek, Pogorzelski, 1998; Fleet, 2003). dłowym. Najbardziej podatne na rozwój choroby są wina o pH powyżej
Bakterie fermentacji octowej powodujące zakażenie wina należą 3,6, natomiast pH poniżej 3,3 ogranicza jej rozwój. Nie powoduje tego
do rodzaju Acetobacter (rys. 2); najczęS
ciej spotykanymi gatunkami natomiast wyższa zawartoS
ć alkoholu, ponieważ bakterie te mogą by-
są: A. aceti i A. pasteurianus. Bakterie kwasu octowego to gramujem- tować przy stężeniu przekraczającym 16% obj., a ich obecnoS
ć stwier-
ne, elipsoidalne lub pałeczkowate komórki, występujące pojedynczo, dzano jeszcze przy stężeniu 24% obj. Bakterie fermentacji mlekowej
parami lub w łańcuszkach. Bakterie te utleniają etanol do kwasu octo- najlepiej rozwijają się w winach zawierających więcej produktów auto-
wego, który mogą dalej utleniać do CO2 i H2O. Pierwszym objawem lizy drożdży. Fermentacja mlekowa objawia się zapachem kiszonej ka-
fermentacji octowej jest pojawienie się zapachu kwasu octowego i jego pusty lub zsiadłego mleka, utratą klarownoS
ci i słodko-kwaS
nym, nie-
estrów. Następnie na powierzchni wina tworzy się bardzo cienka błon- kiedy szczypiącym smakiem wina. W póx
niejszych stadiach w smaku i
ka złożona z olbrzymich iloS
ci bakterii, co stwierdzimy podczas obser- zapachu wyczuwalny bywa zjełczały tłuszcz. Fermentacji mlekowej czę-
wacji mikroskopowej. Rozwojowi tych mikroorganizmów sprzyja pod- sto towarzyszą inne choroby, takie jak turn, S
luzowacenie czy fermen-
wyższona temp. ok. 300C i dostęp powietrza, jednak mogą się rozwijać tacja manitowa (Wzorek, Pogorzelski, 1998).
także w warunkach bardzo nieznacznych iloS
ci tlenu (stąd pojawiają Wystąpienie niekorzystnych zmian wywołane jest zaistnieniem wa-
się w zakorkowanych butelkach). Bakterie octowe znoszą stężenie eta- runków umożliwiających rozwój okreS
lonych mikroorganizmów. Stąd
też przestrzeganie zasad prawidłowego procesu technologicznego,
wsparte kontrolÄ… technologicznÄ… i mikrobiologicznÄ…, ogranicza warun-
ki sprzyjajÄ…ce rozwojowi choroby.
W celu uniemożliwienia rozwoju niepożądanych drobnoustrojów
należy:
l Stosować dodatek SO2 do moszczu.
l Zapewnić stałą temperaturę fermentacji, która powinna wynosić
do 260C, a w przypadku czerwonych win gronowych maksymal-
nie 300C.
l Przestrzegać terminów S
ciągania wina znad osadu (szczególnie
po zakończeniu fermentacji burzliwej i na początku leżakowania).
Przechodzące do napoju w wyniku autolizy drożdży substancje
mogą być bardzo dobrymi składnikami odżywczymi dla rozwoju
szkodliwych drobnoustrojów.
Rys. 3. Bakterie Lactobacillus wybarwione metodÄ… Grama.
Powiększenie x 1200
l Utrzymywać beczki i tanki w stanie całkowicie napełnionym (pod
szpunt).
nolu do 16%, przy czym korzystna dla rozwoju jest zawartoS
ć alkoho- l Napełniać winem tylko zbiorniki dokładnie umyte i odkażone.
lu ok. 12%. Drobnoustroje te mogą przeżyć w piwnicy winiarskiej przez l Utrzymywać w pomieszczeniach leżakowni temperaturę nieprze-
kilka lat. Znaczną rolę w rozprzestrzenianiu bakterii octowych odgry- kraczającą 150C, najlepiej 8-120C; w przypadku wyższej temp.
wa muszka octowa  Drosophyla cellaris (aceti) (Wzorek, Pogorzel- wzrasta niebezpieczeństwo rozwoju szkodliwych mikroorgani-
ski, 1998; Bartowsky i wsp., 2003). zmów.
Należy zaznaczyć, że kwasy lotne, a szczególnie octowy, to ubocz- l Utrzymywać w winach wytrawnych i półwytrawnych (oraz niektó-
ne produkty fermentacji i z tego względu znajdują się w niewielkich rych półsłodkich) odpowiednią iloS
ć SO2 wolnego: w białych ok.
iloS
ciach w każdym winie. Zgodnie z obowiązującym obecnie rozpo- 25 mg/dm3, w czerwonych ok. 15 mg/dm3 (Wzorek, Pogorzelski,
rzÄ…dzeniem ministra rolnictwa i rozwoju wsi z dnia 4 lutego 2003 r. 1998; Christaki, Tzia, 2002).
(Dz. U. Nr 25, poz. 223) zawartoS
ć kwasów lotnych w winie w przeli-
czeniu na kwas octowy nie powinna przekraczać 1,3 g/dm3. Stwier- W przypadku zaistnienia pierwszych oznak, takich jak: zmiana bar-
dzenie wyższej kwasowoS
ci lotnej może S
wiadczyć o octowaniu wina, wy, utrata klarownoS
ci, wystąpienie posmaków i obcych zapachów,
czyli rozwoju bakterii octowych. wytworzenie kożuszka należy niezwłocznie zidentyfikować przyczynę
Drugą grupą bakterii występujących w winie stanowią bakterie fer- zmian. Dokonanie obserwacji pod mikroskopem kropli wina pozwala
mentacji mlekowej. Należą tu gramdodatnie ziarniaki z rodzajów: Oeno- okreS
lić, czy powodem zmian jest rozwój drobnoustrojów.
coccus, Pediococcus oraz gramdodatnie, nieprzetrwalnikujące pałeczki W przypadku stwierdzenia choroby należy niezwłocznie przystą-
z rodzaju Lactobacillus (rys. 3). W trakcie leżakowania wina przebiega pić do leczenia wina, ponieważ im dalej są posunięte zmiany jakoS
cio-
w nim naturalny proces zwany fermentacją jabłkowo-mlekową, w wy- we, tym  kuracja jest trudniejsza, a czasami wręcz niemożliwa. W więk-
niku której częS
ć kwasu jabłkowego znajdującego się w winie prze- szoS
ci przypadków wystąpienie i rodzaj choroby można stwierdzić na pod-
chodzi pod wpływem działalnoS
ci bakterii w kwas mlekowy i CO2. W stawie cech organoleptycznych, jednak w miarę możliwoS
ci trzeba wyko-
rezultacie smak wina staje się bardziej miękki i harmonijny. Jeżeli na- rzystać pomoc laboratorium mikrobiologicznego. Wspomniana obserwacja
tomiast wytworzenie kwasu mlekowego następuje kosztem cukrów przy mikroskopowa wina pozwala stwierdzić, czy zakażenie jest spowodowane
27
1_2005_agro.p65 27 2005-03-22, 11:13
Bezpieczeństwo i higiena produkcji Mikrobiologia
Rys. 4. PodatnoS
ć win na rozwój drobnoustrojów
rozwojem drożdży czy bakterii. Podczas obserwacji mikroskopowej za- drobnoustroje. Bakterie przeżywające kilka miesięcy w winie, czyli w wa-
każonego trunku trudno jest odróżnić bakterie mlekowe od octowych  runkach niekorzystnych dla wzrostu, mogą redukować swoje wymiary 
możliwe jest to poprzez wybarwienie preparatu bakterii metodą Grama, w efekcie nie są zatrzymywane przez filtry o S
rednicy porów 0,45 µm.
ponieważ  jak podano  bakterie octowe są gramujemne, a mlekowe Ponadto w przypadku okreS
lania obecnoS
ci bakterii metodą płytkową na-
gramdodatnie. leży wydłużyć czas inkubacji płytek nawet do 15 dni (Millet, Lonvaud-
Niekorzystne zmiany wywołane rozwojem drobnoustrojów wystę- Funel, 2000). W butelkach, gdy niewłaS
ciwie przeprowadzono proces fil-
pują nie tylko w piwnicy winiarskiej, ale mogą zachodzić także po rozla- tracji, mogą się także rozwijać drożdże Brettanomyces/Dekkera. Szcze-
niu napoju do butelek. Wina, w których nie ma możliwoS
ci rozwoju drob- gólnie podatne są tu wina zawierające cukry resztkowe i przechowywane
noustrojów, to wina stabilne biologicznie. w podwyższonej temperaturze. Rozwój tych drobnoustrojów powoduje
StabilnoS
ć biologiczną okreS
la siÄ™ na podst. wzoru Dellego Å» K = c powstanie nieprzyjemnego smaku i zapachu, okreS
lanego jako mokrej sier-
+ 4,5a, gdzie c  zawartoS
ć cukrów w % mieszanych (g/100ml), S
ci, mysi lub zjełczały, w zależnoS
ci od dominacji związków produkowa-
a  zawartoS
ć alkoholu w % obj. Wina uważa się za stabilne biologicz- nych przez drożdże (Gawel, 2004).
nie, jeS
li współczynnik wynosi co najmniej 80, ale stwierdzano wzrost Należy przestrzegać zasad Dobrej Praktyki Produkcyjnej. WejS
cie
drobnoustrojów jeszcze przy współczynniku 83. WartoS
ć ta zależy od Polski do UE wiąże się z koniecznoS
cią wprowadzania do zakładów
składu wina i rodzaju drobnoustrojów, przy czym powszechnie przyj- HACCP-u, czyli analizy zagrożeń i kontroli krytycznych punktów. W przy-
muje się, że kryterium Dellego dotyczy drożdży (Bednarski, Reps, 2003). padku rozlewu wina należy zwracać uwagę na przestrzeganie zasad hi-
Niektóre drożdże jednak mogą rozwijać się w warunkach wysokie- gieny: mycia butelek, utrzymywania w czystoS
ci przewodów. W szcze-
go ciS
nienia osmotycznego, czyli wysokich stężeń cukrów, a także w gólnoS
ci trzeba zwracać uwagę na złączenia, zakrzywienia; ważna jest
obecnoS
ci etanolu i S
rodków konserwujących (SO2 i kwas sorbowy). również kontrola powietrza.
Namnażają się one w butelkach, prowadząc fermentację. Powodują wy-
twarzanie specyficznych posmaków i zapachu, a w wyniku produkcji Literatura
[1] Bartowsky E.J., Xia D., Gibson R.L., Fleet G.H., Henschke P.A., 2003, Spoila-
CO2 mogą doprowadzać do eksplozji (rozrywania) butelek. Grupę tych
ge of bottled red wine by acetic acid bacteria, Lett. in Appl. Microbiol., 36,
niebezpiecznych drożdży stanowią: Zygosaccharomyces bailii, Zygosac- 307-314
[2] Bednarski W., Reps A., 2003, Biotechnologia żywnoS
ci, WNT
charomyces lentus oraz Saccharomyces ludwigii okreS
lany jako  nocna
[3] Christaki T., Tzia C., 2002, Quality and safety assurance in winemaking, Food
Control, 13, 503-517
mara winiarstwa (Steels i wsp., 1999). PodatnoS
ć win na rozwój szko-
[4] Fleet G.H., 2003, Yeast interactions and wine flavour, Inernt. J. Food Micro-
dliwych drobnoustrojów w zależnoS
ci od zawartoS
ci w napojach alkoho- biol., 86, 11-22
[5] Gawel R., 2004, Brettanomyces character in wine, strona internetowa, 03,02.,
lu i cukrów resztkowych, przedstawiono na rys. 4.
www.aromadictionary.com/articles/brettanomyces_article.html
[6] Millet V., Lonvaud-Funel A., 2000, The viable but non-culturable state of wine
W celu uniemożliwienia rozwoju drobnoustrojów w butelkach po-
microorganisms during storage, Lett. in Appl. Microbiol., 30, 136-141
[7] Steels H., James S.A., Roberts I.N., Stratford M., 1999, Zygosaccharomyces
winno się przed rozlewem prowadzić filtrację wina  w przypadku drożdży
lentus: a significant new osmophilic, preservative-resistant spoilage yeast,
przez drobną ziemię okrzemkową lub płyty K7, a w przypadku bakterii
capable of growth at low temperature, J. Appl. Microbiol., 87, 520-527
[8] Wzorek W., Pogorzelski E., 1998, Technologia winiarstwa gronowego i owo-
poprzez filtrację sterylizującą (płyty EK, membranowe), ultrafiltrację lub
cowego, SIGMA-NOT, Warszawa
n
mikrofiltrację. Trzeba pamiętać, że nie zawsze filtracja usuwa wszystkie
28
1_2005_agro.p65 28 2005-03-22, 11:13