MIKRO
Sosy rybne -fermentowane
Sos rybny używany jest do doprawiania i dosalania potraw, a także do marynowania mięsa przed przyrządzeniem. Jest najważniejszym z używanych dodatków w kuchni krajów Azji Płd-Wsch, obok sosu sojowego. Istnieje bardzo wiele fermentowanych produktów rybnych: nampla w Tajlandi, kepac ikan albo baksang w Indonezi, patis-Filipiny,nouc-mam w Wietnamie. Fish souce jest ważnym dodatkiem do żywności otrzymywanej z ryb poddnych fermentacji,bardzo popularny w płd-wsch Azji. Produkowany z krewetek, wieprzowiny, kurczaków. Azjatyckie sosy rybne różnią się między sobą. Np. sos rybny wietnamski jest słodkawy ponieważ podczas procesu fermentacji dodawany jest do niego cukier. Sos filipiński jest wyrazisty i ma kwaśno słony smak. Produkowany jest z surowych lub suszonych ryb,czasami używa się jeden gatunek lub kilka a czasami używa się tylko krwi i wnętrzności ryb. Czasami dodaje się ziół i przypraw. W długo fermentowanych zanika zapach rybi a powstaje zapach orzechowo-serowy.
Sporządzanie sosu rybnego: -surowce: ryby świeże lub suszone lub inne organizmy wodne np. krewetki -dodatek soli morskiej (1:3 lub 1:5) -czasami przyprawy i zioła -fermentacja 3-12 miesięcy, temp. 40°C -zlewanie i filtracja -dojrzewanie do 3 miesięcy -końcowa koncentracja soli do ok. 27%, ph 5, koncentracja białka ok.12%
Podobny sos rybny produkowany był w starożytnym Rzymie. Nosił nazwę garum albo liquamen. Czasami mieszany był z winem, octem lub miodem. Sporządzano go z tuńczyków, makreli lub sardynek. Garum był często źle przyrządzany i tak brzydko pachniał, że nazywano go diabłem pachnącym sosem rybnym. Oryginalny sos Worcestershire souce jest bardzo podobny ponieważ jest fermentowany i zawiera anchovies sardele. Oryginalna receptura na sos Worcestershire zakłada wykorzystanie octu słodowego (wytwarzanego z jęczmienia), octu spirytusowego, melasy, cukru, soli, anchois, wyciągu z owocu tamaryndowca, cebuli, czosnku, przypraw i dodatków. Sfermentowany sos rybny garum był jedną z nieodłącznych części kuchni greckiej i rzymskiej oraz stanowił podstawę handlu cesarstwa rzymskiego, lecz sos Worcestershire jest spuścizną kontaktów imperium brytyjskiego z Indiami. Podobne sosy bazujące na sfermentowanych anchois pojawiały się w Europie już w XVII wieku, lecz popularność sosu Worcestershire nastąpiła w latach 30. XIX wieku. Mikroflora gra ważną rolę w produkcji sosów rybnych. Wysoka koncentracja soli powoduje, że mogą wyratać jedynie bakterie halofilne i halo tolerancyjne. Flora ta jest odpowiedzialna za degradację rybich białek i tworzenie smaku i zapachu. Bakterie produkujące enzymy proteolityczne to: Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus,, Staphylococcus, Halococcus, Halobacterium salina rum.
Bakterie odpowiadające za smak i zapach: Staphylococcus xylosus, Bacillus.
Zastosowanie biotechnologii w przetwórstwie mięs (wędliny fermentowane).
Mikrobiologia przemysłowa (biotechnologia mikrobiologiczna) zajmuje się zastosowaniem wiedzy mikrobiologicznej i inżynieryjnej w procesach przemysłowych z zastosowaniem mikroorganizmów takich jak: bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i wirusy lub komórek roslin i zwierząt do produkcji użytecznych dóbr konsumpcyjnych lub półproduktów.
Spośród procesów biotechnologicznych stosowanych w przemyśle spożywczym, prowadzonych w oparciu o mikroorganizmy (procesy fermentacji tlenowej i beztlenowej) ważnym procesem jest produkcja wędlin fermentowanych.
Produkt
szynki niedzielone - suszone na powietrzu i wędzone - parma, vento, san daniele
szynki warstwowe
szynki z wybranych miesni
szynki niedzielone
pozostale wedzonki surowe
Wymagania jakosciowe dla surowcow produkcji szynek surowych
nie powinno wykazywac cech psei dfd
wysoka jakosc mikrobiologiczna 1x104cm2
iberian (czarna), biała (szynki serrano)
Proces technologiczny
surowiec miesny - sół lub peklosól, przyprawy, substancje dodatkowe
solenie
stan po soleniu I - 3-4C, wilgotność 90 %, 20-60 dni
stan po soleniu II - 18C, wilgotność 80 %, 45 dni
suszenie - 30C, wilgotność 45-70 %
dojrzewanie - opcjonalnie - suszenie lub/i wędzenie
konfekcjonowanie
magazynowanie
Czynniki wpływajace na wytwarzanie aromatu fermentowanych produktow miesnych
rodzaje surowca (gatunek,wiek i typ uzytkowy zwierzecia)
enzymy wlasne miesa
aktywność przemiany materii drobnoustrojow
ewentualne wędznie
pH i przebieg zmian pH, tworzone kwasy
szybkość suszenie i stopień obsuszania, czas trwania fermentacji
przyprawy i substancje dodatkowe
Za pomoca ilości soli można wplywac na aktywność enzymów , czym wiekszy dodatek tym bardziej hamujemy działanie, indeks proteolizy
Proteoliza - zachodzi caly czas trwania - kalpaina I i kalpaina II - wzrost stęzenia jonów wapnia aktywacja - czas dzialania do 2,5 miesiąca
Proteinazy lizosomalne to glowne katepsyny B,D,H i L - D - rozpad miozyny , B - miozyna i troponia rozpad , L - degradacja miozyna, bialka cytoszkieletowe, dzialanie do 6-7 miesiecy
Egzopeptydazy - aminopeptydaza - powstaja aminokwasy -alaniny ,kwasu glutaminowego, leucyny, glicyny i lizyny i aminy - putrescyna, histamina i tyrozyna
Lipoliza
lipaza lipopretoinowa
lipaza hormonalna
lipaza monoacyloglicerolu
dzialanie hamuje temperatura - przemiany tkanki tłuszczowej - uwalniaja duze ilosci kwasow tluszczowych
Skladniki Lotne
Aldehydy - zapach miesny i kwiatowy
ketony - zapach masla
wolne kwasy karboksylowe -
estry - zapach owocowe
laktony - zapach tluszczowe
związki zawierajace siarke
Chleb na zakwasie
Dobry chleb na zakwasie nie czerstwieje, nie pleśnieje, jest zdrowy, ma doskonały zapach i smak. Pierwsze chleby na zakwasach były robione już ponad 5000 lat temu w Egipcie. Hebrajczycy pomimo, że zachowali te wyroby nie przenieśli tej metodyki do Izraela. Starożytne chleby- bez procesu fermentacji, wypiekane na blachach lub glinie-stąd wysuszenie. Mąka (żytnie, pszenna, jęczmienna, kukurydziana, owsiana),sól, woda→wypiek-twarde podpłomyki, maca, pita, tortilla (Meksyk), chapali/roti (Indie).
Za fermentację odpowiedzialne są 2 grupy bakterii kwasom lekowych: Lactobacillusy-Leuconostoc, Pediococcus, Stretococcus.
Drożdże (Sacharomyces cerevisiae).
Na zapach chleba mają wpływ: rodzaj, jakość surowca, rodzaj mikroflory fermentacyjnej, warunki fermentacji, warunki wypieku. Do produkcji chleba dodaje się cukier, który jest pożywką dla drożdży.W chlebie identyfikuje się blisko 500 związków smakowo-zapachowych: alkohole, aldehydy, estry,ketony, pyr azyny, pyroliny, furany, laktony. Najważniejsze składniki: 2acetylo1pyrolina,2 nonenal, 2,3-butandion,3-metylobutanol. Dla powstawania odpowiedniego smaku i zapachu chleba potrzebne są: Amylazy- produkują cukry redukujące-substraty dla flory fermentacyjnej oraz dla reakcji z aminokwasami w trakcie nieenzymatycznego termicznego brązowienia.; Proteazy- dają aminokwasy i peptydy uczestniczące w reakcjach termicznych.; Lipooksygenazy, Inwertazy, Lipazy.
Wypiek Reakcja Millarda - produkcja brązowych pigmentów i związków zapachowych.Szczególnie ważne są arabinoza,ryboza, i ksyloza i ich reakcje z aminokwasami. Karmelizacja - produkcja brązowych pigmentów.
Z chemicznego punktu widzenia karmelizacja polega na usunięciu z wody z cukru, w wyniku czego następnie w reakcjach izomeryzacji i polimeryzacji powstają różne związki chemiczne. Dokładne mechanizmy tych reakcji nie są jeszcze w pełni znane. Temperatura karmelizacji zależy od rodzaju cukru. Dla fruktozy jest to 110 °C, dla galaktozy, glukozy i sacharozy 160 °C, a dla maltozy 180 °C. Substancje zapachowe ulokowane są głównie w skórce chleba. W wypiekach żytnich zależy to od sposobu produkcji zakwasu. Ochratoksyna (3-5 nanogramów/g-norma europejska).Producentem toksyny jest grzyb Aspergillus ochraceus. Produkcja chleba z antygrzybicznymi LAB. Alergie pokarmowe-dziedziczne.W chlebie uczula gliadyna-składnik glutenu rozpuszczalny w alkoholach. U niektórych osób brak enzymów proteolitycznych w komórkach powoduje, że peptydy gliadyny są wchłaniane i działają alergizująco prowadząc do powstania choroby trzewnej. Alergeny wykrywa się metodą ELISA. Psucie się chleba. Oprócz pleśnienia działają bakterie z grupy Bacillus, powodujące śluzowacenie chleba. Można temu zapobiec dodając odpowiednie szczepy.
Produkcja chleba na zakwasie. Proces trwa 24h (3-etapowy),36h (5-etapowy).
mąka →(dodatek:woda, starter (drobnoustroje,ok.5%-później się namnażają))→ powstaje przedkwas→(dodatek: mąka, woda, sól;zaczyn)→powstaje półkwas→(proces fermentacji)→powstaje kwas→(pieczenie)→chleb.
MIĘSO. Kiełbasy fermentowane 1. Porównaj czynniki kształtujące smakowitość szynek surowych oraz kiełbas dojrzewających wytwarzanych metoda tradycyjną.
2. Dokonaj podziału kiełbas dojrzewających w zależności od:
Podział kiełbas w zależności od czasu ich dojrzewania:
czasu dojrzewania
Kryterium |
Szybko dojrzewające |
Długo dojrzewające |
Wartość aw Wartość pH Temperatura dojrzewania Czas do sprzedaży |
0,95 - 0,90 4,8 - 5,2 Do 25°C 0,5 - 2 tygodni |
0,90 - 0,65 5,3 - 5,8 15 - 18°C 4 - 10 tygodni |
pół suche i szybko fermentujące
suche i wolno fermentujące - dojrzewające.
pochodzenia
FRANCJA: Ficele, Compagnon, la Ronde, Kiełbasy Croc'sec, Kiełbasa Pave; Kiełbasa Menage; Kiełbasa sucha Auvergne; Rosette;
WĘGRY: paprikás szalámi, csemege szalámi Picka i Herza;
HISZPANIA: Chorizo, Fuet, Lomo embuchado, Longaniza, Morcon, Salchicha, Salchichon,
WŁOCHY: Salami Felino, Salami Milano, Salami Napoli;
NIEMCY: Salami niemieckie, salami rennfahrer, salami rogal;
POLSKA: palcówka, Kindziuk, Kiełbasa nowotomyska;
LITEWSKIE: skiłłądź, kindziuk wileński/ skilandis
3. Scharakteryzuj etap dojrzewania w produkcji szynek surowych
III faza produkcji szynek po peklowaniu i wyrównaniu. Trwa w temperaturze 12 - 30°C i około 75-80% wilgotności względnej. W tym czasie dochodzi do przemiany białek i nadanie charakterystycznego zapachu i smaku. Faza poprzedzająca zimne wędzenie.
4. Jakie są różnice pomiędzy fermentacja a dojrzewaniem w procesie produkcji kiełbas surowych
fermentacja -ograniczona do etapu tworzenia kwasu mlekowego oraz do równolegle do niego przebiegających procesów , zakończenie fermentacji przy ph ok.5,3,temp.30°, wilgotność ok. 90%, czas: od 1 dnia do 1 tygodnia,służy zapobieganiu rozwojowi bakterii patogennych;fermentacja zależy od rodzaju użytej kultury. dojrzewanie- (zmiany, które przebiegają od momentu napełnienia osłonki do gotowości do spożycia), obejmujące przemiany biochemiczne, mikrobiologiczne, a także procesy fizyczne, w określonych warunkach, temperaturze i wilgotności względnej powietrza zachodzące w surowcu mięsno-tłuszczowym w trakcie produkcji i poprodukcyjnego dojrzewania. W czasie tych przemian w fermentowanych kiełbasach surowych następuje zmiana właściwości reologicznych jako skutek rozległej koagulacji białek sarkoplazmy i miofibryli oraz wzrostu usieciowania białek sarkoplazmatycznych i kolagenu, a także powstają lotne, jak i nielotne substancje aromatyczne mające wpływ na kształtowanie się jakości gotowych kiełbas surowych.
5. Jakie wymagania musi spełniać surowiec do produkcji szynek, a jakie do produkcji kiełbas dojrzewających?
Wymagania jakościowe surowca -szynki
Wymagania jakościowe surowca- kiełbasy:Przydatność surowca zależy od: czystości mikrobiologicznej, zawartości mioglobiny (kontakt z hemowymi związkami katalizuje utleniane tłuszczów), ph mięsa, składu i obróbki wstępnej tkanki tłuszczowej(słonina o zwięzłej konsystencji i wysokiej stabilności oksydacyjnej, odpowiednia dieta zwierząt), jednolitego rozdrobnienia od30 do 90, aby ograniczyć oksydację tłuszczów czas zamrażalniczego przechowywania surowca jak najkrótszy-surowiec nie mrożony lub krótkomrożony.
6. Krótko opisz poszczególne etapy produkcji kiełbas/szynek dojrzewających.
Etapy produkcji szynek dojrzewających
I faza Mięso peklujemy najczęściej metodą suchą. Wielkość dodatku soli kuchennej w stosunku do masy surowca wynosi zwykle od 4 do 10% .Po zakończeniu solenia koncentracja chlorku sodu w szynce może sięgnąć nawet 10-14%. Zbyt mały dodatek soli- możliwoś wystąpienia wad. Mniejszy dodatek soli powoduje zwiększenie indeksu proteolizy co pociąga za sobą większy spadek twardości, wzrost spoistości ale może jednocześnie się przyczyniać do powstawania pastowatej i miękkiej konsystencji. Chlorek sodu hamuje aktywność enzymów proteolitycznych w mięsie, jednak towarzyszące mu domieszki wykazują działanie proutleniajace wobec frakcji tłuszczowej. Temperatury peklowania takie same, a więc powinny się zawierać w przedziale 2-4°C i okres peklowania również taki sam a więc do kilku dni w zależności od rodzaju i wielkości kawałków mięsa (najczęściej od 1-2 dni na 1 kg mięsa). Skład mieszanki peklującej również taki sam i zależy od konkretnego przepisu czy naszego gustu. Do przygotowanej mieszanki można dodać kulturę startową. Jeżeli peklujemy na sucho najlepiej mięso położyć na podłożu umożliwiającym odpływ wydzielanych płynów (np. ruszt). Układając mięso w warstwach każdą warstwę posypujemy delikatnie solą gruboziarnistą. II faza to dalszy ciąg procesu peklowania tzw. „wyrównanie" i powinna przebiegać w temperaturze 4-8°C i wilgotności 80-90%. W tym czasie mięso możemy wyjąć z solanki i po prostu zawiesić w wilgotnym pomieszczeniu. Wysoka wilgotność względna zapobiega nadmiernemu wysuszeniu mięsa. Jeżeli peklowaliśmy na sucho to po zakończeniu procesu peklowania mięso obmywamy solanką lub wodą. III faza to dojrzewanie. Trwa w temperaturze 12 - 30°C i około 75-80% wilgotności względnej. W tym czasie dochodzi do przemiany białek i nadanie charakterystycznego zapachu i smaku. IVfaza, która nie jest konieczna to zimne wędzenie.
Etapy produkcji kiełbas dojrzewających
1. Przygotowanie surowca - mięso ze sztuk dojrzałych, rodzaj określa użyta receptura, mięso świeże (nie ciepłe)-najmniej zanieczyszczone szkodl. drobnoustrojami (jad kiełbasiany), tłuszcz- dla kiełbas drobno mielonych- mieszanka chudego i tłustego mięsa zamiast słoniny, tłuste mięso mrozimy przed mieleniem i mielimy zamrożone- mocniej zmrożone do większego rozdrobnienia,temp. rozdrabniania na wilku: dla mięsa chudego -4 do -2°,tłuszcz -10 do -5°; kuter: mięso -12 do -7°, tłuszcz -12 do -18°. 2. Rozdrabnianie i kutrowanie - wilk, szarpak- niekrajalne( smarowne, gruborozdrobnione),kuter-krajalne, kolejność składników: mięso mrożone rozdrobnione na kutrze,sól lub peklosól-koniec kutrowania, ale przed tłuszczem-aby farsz się za wcześnie nie związał,mrożony tłuszcz,kutrujemy do uzyskania odp. stopnia rozdrobnienia, na koniec mięso chude rozdrobnione wcześniej w wilku oraz dodatki-kultury starterowe,przyprawy,całość mieszamy na odpowiednich obrotach aby farsz dobrze się wymieszał;gazy kriogeniczne N2 lub C2 podczas kutrowania w sąsiedztwie noży, przy kutrowaniu świeżego, niemrożonego mięsa aby zachować stałą niską temp.; końcowa temp. farszu kutrowanego od 2 do -5°,w wilku 1 do 4°, kiełbasy smarowne 18-22°-aby farsz się nie upłynnił; ph końcowe 5,9-6 (obniżenie-dodatek glukozy); aw ok. 0,96-0,97 i zawsze niższa od aw mięsa. Nadziewamy w osłonki naturalne lub sztuczne-przepuszczalne dla pary wodnej lub dymu. Temp. farszu podczas nadziewania: -3,9 do -11°. 3. Konserwowanie i fermentacja. Konserwowanie-etap po dodaniu soli, fermentacja-zależy od rodzaju użytej kultury, zakończenie fermentacji przy ph ok.5,3,temp.30°, wilgotność ok. 90%, czas: od 1 dnia do 1 tygodnia,służy zapobieganiu rozwojowi bakterii patogennych;spadek pg-przez cały okres produkcji 4. Dojrzewanie i suszenie - 5-7 dni, średnio i długotrwałe 4,6,9 miesięcy;zmiany fizyczne, enzymatyczne, chemiczne-równolegle lub po kolei, oprócz odwodnienia następuje polepszenie konsystencji-żelowanie białek; przed wstawieniem do komory dojrzewającej-zaaklimatyzowanie w temp. pokojowej i niskiej wilgotności, kiełb. pokrywana pleśnią przed powieszeniem zanurzamy w niej aby zapobiec rozwojowi dzikiej pleśni, jeżeli wędzenie zimne-po fermentacji ale przed dojrzewaniem, stopniowe zmniejszanie temp i wilgotności, szybkość owiewu powietrza zmniejsza mu z 1m/s do 0,2 m/s; optym. temp. dojrzewania 15°,czas nie krótszy niż 20 dni; dojrzewanie naturalne lub wymuszone - zależy od warunków klimatycznych i pory roku. Sterowanie procesem - praktyczniejsze;temp-szybciej spada ph, bezpieczne mikrobiologicznie, wzrost twardości,wybarwienie kiełbas. Temp dopasowania do rodzaju produktu, stopnia rozdrobnienia-szybkodojrz-do25°,wolno-18-20°;ruch powietrza- szybkość i równomierne rozprowadzenie-za wolne-wzrost pleśni, powstawanie mazi, szybkie suche obrzeże kiełbasy, brąz-czerw barwa(barwniki hemowe nie przereagowują); wilgotność względna - w komorach klimatyzacyjnych 92-95%. Stabilne kiełbasy surowo dojrzewające -obniżenie ph i aw. Stabilizowanie kiełbasy surowej: szybkodojrz-aw 0,9-0,95, ph4,8-5,2, wolnodojrz- aw 0,85-0,90,ph 5,3-5,5.
MLEKO
Kultury starterowe to czyste hodowle bakterii, pleśni lub drożdży stosowane do wyrobu
fermentowanych artykułów mleczarskich (śmietany, masła, serów, napojów
fermentowanych).
Wymagania:
stabilne cechy technologiczne,
maksymalna liczba żywych bakterii,
właściwa aktywność w warunkach stosowanych podczas produkcji (temp.,
kwasowość, ciśnienie, stopień natlenienia, dostępność składników odżywczych),
wysoka odporność na bakteriofagi.
Kultury starterowe:
-bakterie kw. mlekowego -drożdże(kefir) -pleśnie(sery pleśniowe)
Pleśnie i drożdże biorą udział w dojrzewaniu produktów dzięki aktywnemu systemowi lipolitycznemu i proteolitycznemu, hamują rozwój niepożądanych pleśni i/lub drożdży.
Kultury straterowe
1. mikroflora techniczna (mezofilna lub termofilna) - umożliwia produkcję poprzez: fermentację laktozy (LAB, drożdże), wytwarzanie substancji smakowozapachowych, przyczynianie się do przemian proteolitycznych i lipolitycznych białek i lipidów mleka (LAB, pleśnie,drożdże).
2. mikroflora dodatkowa umożliwia osiągnięcie specyficznego efektu przez podwyższenie wartości odżywczej produktu, wywarcie korzystnego wpływu na
organizm człowieka (szczepy probiotyczne), wydłużenie przydatności do spożycia,
ochronna przed rozwojem mikroflory patogennej (mikroflora ochronna).
Bakterie fermentacji mlekowej: bakterie Gram-dodatnie, nieruchliwe, nieprzetrwalnikujące, katalazoujemne, nieredukujące azotanów.
Bakterie kwasu mlekowego
homofermentatywne - produkują głównie kwas mlekowy
heterofermentatywne- oprócz kwasu mlekowego produkują inne kwasy i substancje smakowo zapachowe (np. acetoinę i diacetyl).
W przemyśle mleczarskim znajdują zastosowanie różne gatunki bakterii fermentacji
mlekowej (z ang. LAB- lactic acid bacteria), głównie z rodzaju:
Lactobacillus,
Lactococcus,
Leuconostoc.
Czasami stosowane są bakterie:
Streptococcus (jedynie Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, jako
mikroflora kwasząca),
Enterococcus,
Pediococcus,
Brevibacterium,
Staphylococcus (wyłącznie Staphylococcus xylosus jako mikroflora uczestnicząca w
procesie dojrzewania serów).
RODZAJE KULTUR STARTEROWYCH
JEDNOSZCZEPOWE (single-strain starter cultures)zawierają jeden szczep mikroorganizmów, stosowane najczęściej jako mikroflora dodatkowa np.pojedyncze szczepy probiotyczne: Lb. casei subsp. paracasei, Lb. acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum
JEDNOGATUNKOWE(single-species starter cultures) zawierają dwa lub więcej szczepów danego gatunku, dobranych m.in. pod względem optymalnej temperatury wzrostu, wzajemnej stymulacji wzrostu np. mezofilne kultury bakteryjne typu O (mieszanka szczepów Lc.lactis subsp. cremoris), pomocnicze kultury stosowane w serowarstwie (Brevibacterium linens, B. casei, Lb. rhamnosus, Lb. helveticus, Staphylococcus xylosus) kultury pleśni lub drożdży (Penicillium roqueforti,Penicillium candidum,Geotrichum candidum)
WIELOGATUNKOWE(multiple-species starter cultures) zawierają dwa lub więcej szczepów należących do różnych gatunków np. startery jogurtowe zawierające:
Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, zapewniają wyższą oporność na fagi i szerszy, zakres temperatury fermentacji.
MEZOFILNE KULTURY STARTEROWE BAKTERII MLEKOWYCH
Mogą to być hodowle jednoszczepowe, jednogatunkowe lub wielogatunkowe.
Optimum temperaturowe: od 180C do 370C,
Wyróżnia się 4 typy:
O - dawniej określany jako typ N, są to wyłącznie kwaszące paciorkowce mlekowe
Lc. lactis subsp. lactis,
Lc. lactis subsp. cremoris,
nie posiadają zdolności fermentowania cytrynianów, nie wytwarzają zatem substancji
aromatycznych i CO2, wykorzystywane są w produkcji: twarogów, serów wiejskich typu cottage cheese, serów podpuszczkowych
L - dawniej zwany typem N, powodują powolną fermentację cytrynianów z wytworzeniem niewielkich ilości substancji aromatycznych,
Lc. lactis subsp. lactis, Lc. lactis subsp. cremoris oraz szczepy z rodzaju Leuconostoc tj.
Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris,
Leuconostoc lactis,
Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum,
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides
D - powoduje szybką fermentację mleka z wytworzeniem intensywnego aromatu i dużej
ilości gazu dlatego stosowane są głównie do produkcji śmietany przeznaczonej na wyrób masła, Lc. lactis subsp. lactis, Lc. lactis subsp. cremoris, Lc. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis,
DL - dawniej BD, szybko fermentują mleko z wytworzeniem aromatu i gazu, stosowane do otrzymywania większości fermentowanych produktów mleczarskich: masła, serów twarogowych, serów półtwardych typu holenderskiego,
Lc. lactis subsp. lactis,
Lc. lactis subsp. cremoris,
Lc. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis,
Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris,
Leuconostoc lactis,
Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum,
Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides
W produkcji niektórych serów stosowane są startery jednoszczepowe lub jednogatunkowe wspomagające proces dojrzewania produktu np.
Brevibacterium lines - sery pielęgnowane na maź
Brevibacterium casei- sery pielęgnowane na maź
Propionibacterium freudenreichii - tworzy oczka, sery typu szwajcarskiego
TERMOFILNE KULTURY STARTEROWE BAKTERII MLEKOWYCH
Zakres temperaturowy: do 300C do 450C,
Mogą to być hodowle jednogatunkowe np. monokultury
Lb. acidophilus
Lb. helveticus,
Bif. longum,
Bif. bifidum,
Bif. infantis
lub wielogatunkowe np. startery stosowane do produkcji jogurtów. Do termofilnych zalicza się także kultury zawierające
Ent. faecium,
Lb. delbrueckii subsp. lactis,
Lb. fermentum,
Lb. gasseri,
Lb. reuteri,
Lb. rhamnosus
Stanowią one mikroflorę wspomagającą dojrzewanie niektórych serów podpuszczkowych albo pełnią funkcję ochronną mlecznych napojów fermentowanych. Termofilne są także startery zawierające probiotyczne szczepy bakterii fermentacji mlekowej.
KULTURY KEFIROWE I KULTURY STARTEROWE DROŻDŻE
Kefir należy do napojów mlecznych fermentowanych wytwarzanych w wyniku mieszanej
fermentacji mlekowo-alkoholowej, która zachodzi dzięki ziarnom kefirowym lub kulturom
starterowym zawierającym mikroflorę zbliżoną w składzie do mikroflory ziaren kefirowych.
Klasyczne grzybki kefirowe są coraz rzadziej stosowane w przemysłowej produkcji kefiru.
Ziarna kefirowe są to konglomeraty (tzw. zlepieńce) wielkości 2-5cm. Tworzą je komórki
drobnoustrojów, produkty ich autolizy, białko mleka i produkty jego proteolizy,
węglowodany oraz polisacharydy wytwarzane przez obecne bakterie. W ich skład wchodzą
homofermentatywne lub heterofermentatywne pałeczki rodzaju Lactobacillus
Lb. caucasicus,
Lb. desidosus,
Lb. brevis,
Lb. celebiosus,
Lb. casei,
Lb. casei subsp. alactosus,
paciorkowce mlekowe Lactococcus i Leuconostoc
Lc. lactis subsp. lactis
Lc. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis,
oraz drożdże fermentujące laktozę
Candida kefir
C. pseudotropicalis
Bretanomyces anomalus
i niefermentujące laktozy
Saccharomyces uvarum
S. carlsbergensis,
S. unisporus,
S. delbrueckii,
S. globosus,
Kluyveromyces lactis.
bakterie fermentacji octowej Acetobacter.
Komercyjne kefirowe kultury starterowe zawierają
pałeczki mlekowe:
Lb. brevis,
Lb. casei subsp. rhamnosus,
Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus,
Lb. helveticus
drożdże
Kluyveromyces marxianus subsp. marxianus,
Torulaspora delbrueckii,
Saccharomyces cerevisiae,
Candida kefir
bakterie fermentacji octowej
Acetobacter aceti
Acetobacter rasens
Najczęściej są to hodowle wielogatunkowe. Niektóre startery serowarskie mogą zawierać
drożdże gatunków
Geotrichum candidum,
Saccharomyces cerevisiae,
Debaryomyces Hansenie (Candida fermata),
Candida lipolytica (Yarrovia lipolytica)
Hodowle takie służą przyspieszeniu dojrzewania serów pleśniowych lub pielęgnowanych na
maź albo pełnią funkcję ochronną serów przed rozwojem mikroflory niepożądanej.
KULTURY PLEŚNI
W produkcji serów z porostem lub przerostem pleśni wykorzystywane są przede wszystkim
hodowle zawierające zarodniki pleśni szlachetnych rodzaju Penicillium
P. roqueforti,
P. candidum,
P. camamberti,
P. glaucum
Są one stosowane głównie w procesie dojrzewania serów, bowiem dzięki wysokiej
aktywności proteolitycznej i lipolitycznej, nadają produktom charakterystyczny aromat, smak
i konsystencję.
FORMA KULTUR STARTEROWYCH
skoncentrowane liofilizowane
skoncentrowane głęboko mrożone
płynne
Skoncentrowane hodowle starterowe winny zawierać co najmniej 5×109 komórek
mikroorganizmów w 1g, zaś nieskoncentrowane kultury starterowe co najmniej 1×108 j.t.k./g.
Z praktyki wiadomo, że skoncentrowane hodowle zawierają co najmniej 1010-1012 j.t.k./g.
Silne skoncentrowane liofilizowane lub głęboko mrożone kultury starterowe przechowuje się
w zamrażarce w temp. Poniżej -180C (liofilizowane) lub poniżej -450C (głęboko mrożone).
Natomiast hodowle płynne przechowuje się w temp. Nie niższej niż 00C i nie wyższej niż
100C. Hodowle starterowe mogą służyć do bezpośredniego zaszczepiania mleka(tzw. DVSdirect
VAT set) lub otrzymywania zakwasu (roboczego lub macierzystego), którym
zaszczepia się mleko przerobowe.
Przyczyny stosowania kultur starterowych:
pasteryzacja mleka przerobowego,
zapoczątkowanie i przeprowadzenie prawidłowej fermentacji mlekowej,
dążenie do poprawy higieny produkcji,
ujednolicenie cech jakościowych produktów.
Obecne możliwe jest nawet sterowanie procesem fermentacji dzięki czemu
uzyskujemy produkty o ściśle określonych cechach jakościowych np. produkty typu
„mild” o łagodnym smaku. Zastosowanie starterów pozwala na tworzenie
charakterystycznego smaku, zapachu i oczkowania oraz przeciwdziałanie wzrostowi
na powierzchni serów obcej mikroflory, głównie pleśni.
Bakterie fermentacji mlekowej nie należą do typowych mikroorganizmów
proteolitycznych, gdyż nie wytwarzają zewnątrzkomórkowych enzymów proteolitycznych.
Wykorzystanie kazeiny przez LAB odbywa się przy udziale proteinaz zlokalizowanych w
zewnętrznych warstwach ściany komórkowej bakterii. Dalszy rozkład (do peptydów)
zachodzi przy udziale innych proteinaz umiejscowionych w błonie cytoplazmatycznej oraz
cytoplazmie. Największą aktywność w tym zakresie wykazują
S. thermophilus,
Lc. lactis,
Lb. casei,
Lb. bulgaricus,
Lb. helveticus, a także
Lb. acidophilus.
Niewielkimi uzdolnieniami proteolitycznymi charakteryzują się bifidobakterie, pałeczki Lb.
planterum oraz paciorkowce Lc. lactis.
Także zmiany lipolityczne zdeterminowane są rodzajem mikroflory kultur starterowych. Do
syntezy tej grupy enzymów zdolne są pałeczki Lb. bulgaricus, Lb. helveticus, Lb.
acidophilus, Lb. lactis, a także paciorkowce S. thermophilus. Wiadomo jednak, że pałeczki
mlekowe wykazują słabą aktywność lipolityczną, natomiast paciorkowce (szczególnie S.
thermophilus) charakteryzują się nieco silniejszą aktywnością rozkładu tłuszczu obecnego w
mleku. Znacznie większą aktywność proteolityczną i lipolityczną wykazują pleśnie i drożdże.
Zatem umiejętnie dobierając właściwe kultury starterowe można także wpływać na
konsystencję mlecznych napojów fermentowanych. W tym celu wykorzystuje się zdolność
niektórych LAB do wytwarzania polisacharydów otoczkowych (egzopolisacharydów, EPS).
OCHRONNE KULTURY STARTEROWE
Równocześnie z hodowlami tradycyjnymi istnieje możliwość stosowania starterów, które ułatwiają produkcję i wpływają korzystnie na trwałość otrzymanych fermentowanych produktów mleczarskich, zapobiegając rozwojowi mikroflory technicznie szkodliwej i/lub chorobotwórczej. W niektórych przypadkach mogą one pełnić funkcję kultur starterowych i ochronnych. Kultury ochronne dodaje się do mleka przerobowego jednocześnie wraz z kulturami starterowymi lub do gotowego produktu, w którym panują dobre warunki do wytwarzania substancji przeciwdrobnoustrojowych. Jako składniki w/w kultur wykorzystuje się LAB, spośród których wiele szczepów zdolnych jest do wytwarzania bakteriocyn oraz
innych substancji antydrobnoustrojowych (kwasów organicznych, niskocząsteczkowych metabolitów, tj. nadtlenek wodoru, CO2, diacetyl, acetoina, KT, alkohol, lizozym, laktoperkosydaza, reuteryna).
BAKTERIOCYNY - peptydy lub białka o właściwościach bakteriobójczych oraz bakteriostatycznych. Dzięki swej białkowej naturze są łatwo degradowane w układzie pokarmowym człowieka, w czym upatruje się ich bezpieczeństwo w stosowaniu.
Bakteriocyny bakterii Gram (+) dzieli się na 4 klasy:
i. antybiotyki - peptydy o masie cząsteczkowej poniżej 5 kDa, zawierające w swojej cząsteczce tioeterowy aminokwas lantioninę, a czasem także 3-metylolantioninę. Są to substancje ciepło stabilne, o średnim i szerokim spektrum działania np. nizyna, laktycyny.
ii. peptydowe bakteriocyny - małe, nielantybiotykowe peptydy, o masie cząsteczkowej
poniżej 10kDa, ciepło stabilne, o średnim lub szerokim spektrum działania np.
pediocyna AcH, sakacyna A, laktokokcyny,
iii. białkowe bakteriocyny - nielantybiotykowe białka, ciepłolabilne, o masie
cząsteczkowej ponad 10kDa, o wąskim spektrum działania, np. helwety cyna J,
helwecyna J., kaseicyna 80.
iv. Kompleksy białkowe, zawierające cząsteczkę cukru lub lipidu niezbędną do ich
aktywności, ciepło stabilne, o średnim spektrum działania, np. leukonocyna S,
pediocyna SJ-I.
Bakteriocyny różnią się pod względem:
spektrum działania,
masy cząsteczkowej,
pochodzenia genetycznego,
właściwości biochemicznych.
Zalety bakteriocyn:
Dla przetwórstwa najważniejsze jest to, że większość bakteriocyn wykazuje dobrą termostabilność i może przetrzymać obróbkę cieplną.
Niektóre z nich mogą działać w niskim pH i w niskiej temperaturze, więc mogą być użyteczne do bioochrony żywności fermentowanej, chłodniczo przechowywanej.
Większość bakteriocyn wytwarzanych przez bakterie kwasu mlekowego wykazuje aktywność przeciw bakteriom Gram (+) innym niż ich producent. Związane jest to z tym, że większość bakteriocyn „rozpoznaje” anionowe receptory w błonie cytoplazmatycznej zwane cząsteczkami kotwiczącymi (ang. docking molecules) Mechanizm działania bakteriocyn: Zasada działania nie jest do końca poznana, wiadomo jednak, że bakteriocyny klasy I i II tworzą w błonie cytoplazmatycznej pory, przez które następuje szybki wypływ jonów i aminokwasów z wnętrza zaatakowanej komórki, w tym cząstek ATP, co dla tego mikroorganizmu oznacza śmierć. O efektywności działania bakteriocyn decyduje skład
fosfolipidowy błony cytoplazmatycznej komórek. Bakterie Gram (+) posiadajakwasy lipotejchojowych, które mogą łączyć się z wybranymi bakteriocynami, co ułatwia działanie cytoplazmatycznej, przez którą hydrofobowe bakteriocyny nie są w stanie przenikać. Błona zewnętrzna zbudowana jest z białek , fosfolipidów i lipo polisacharydu. Dlatego większość bakterii Gram (-) jest niewrażliwa na bakteriocyny bakterii mlekowych, chyba że wcześniej zostanie uszkodzona ich zewnętrzna błona chroniąca przed adsorpcją bakteriocyn. Służą do tego rozpuszczalniki tj. kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA), kwas cytrynowy lub mlekowy. Nie tylko bakterie mlekowe wytwarzają bakteriocyny. Jednak zdolność do produkcji tych substancji jest najczęściej spotykana właśnie u mikroorganizmów izolowanych z żywności fermentowanej, a wiadomo, że dominującą mikroflorą w takiej żywności są bakterie mlekowe. Zainteresowanie bakteriocynami wytwarzanymi przez bakterie mlekowe wynika właśnie z ich naturalnego występowania i aktywności przeciw niektórym istotnym bakteriom Gram (+) zanieczyszczającym i/lub patogennym występującym w żywności, takim jak Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus i Clostridium butyricum.
DIACETYL - wytwarzany jest podczas metabolizmu cytrynianów przez niektóre bakterie z rodzaju Lactoccocus, Leuconostoc i Pediococcus. Razem z acetaldehydem przyczynia się do wytworzenia właściwego smaku i zapachu produktów fermentowanych, ale również posiada niewielkie właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Acetaldehyd może hamować rozwój Escherichia coli, zaś diacetyl hamować wzrost drożdży oraz bakterii Gram (-) i Gram (+).
REUTERYNA - powstaje w warunkach beztlenowych w obecności gliceryny w wyniku działalności bezwzględnie homofermentatywnych bakterii mlekowych, tj. Lactobacillus reuterii. Wytwarzanie reuteryny zaobserwowano także u Lb. brevis, Lb. buchneri. ,Lb. collinoides, Lb. corniformis.
Jej aktywność polega na hamowaniu reduktazy rybonukleotydowej, enzymu bardzo istotnego w syntezie bakteryjnego DNA. Tym samym hamująco działa na wzrost szerokiej gamy bakterii Gram(-) i Gram (+), drożdży i pleśni takich rodzajów jak: Salmonella,Shigella,Clostridium,Staphylococcus,Listeria,Candida,Torulopsis,Saccharomyces,
Saccharomycodes,Aspergillus,Fusarium
Innym rodzajem niskocząsteczkowych substancji przeciwdrobnoustrojowych wytwarzanym
przez bakterie mlekowe są małe hydrofobowe, heterocykliczne lub aromatyczne cząsteczki
podobne dod względem struktury lub działania do kwasu benzoesowego. Są one aktywne w
niskim pH i stabilne termicznie. Przykładem jest PCA (kwas piroglutaminowy),
wytwarzany przez Lactobacillus rhamnosus GG, LC-705 i Shirota oraz Lb .reuterii.
Kultury starterowe umożliwiają
kontrolę rozwoju n/w patogenów:
gram-dodatniej Listerii, drożdży, pleśni, heterofermentatywnych bakterii mlekowych rodzaju Leuconostoc, enterokoków.
ograniczenie stosowania chemicznych konserwantów
zapobieganie powstawaniu mykotoksyn.
Lactobacillus - spowalnia rozwój wielu szczepów drożdży i pleśni,hamuje wytwarzanie aflatoksyn przez A. flavus
Lb. casei subsp. rhamnosus +Propionibacterium freudenreichii subs. shermanie JS- hamuje rozwój drożdży w twarogach i jogurtach Lb. paracasei subsp. paracasei + Propionibacterium jenseni-hamuje rozwój pleśni i drożdży na powierzchni produktów mleczarskich nawet podczas chłodniczego
przechowywania
Lactococcus- wytwarza substancje przeciwbakteryjne i przeciwgrzybiczne