Mikrobiologia

WYKŁAD – 10 maja 2013r. i 24 maja 2013r.

OWOCE I WARZYWA – powierzchnie zanieczyszczone mikrobiologiczne poprzez kontakt z podłożem (trawa, gleba) w czasie zbiorów.

Owoce:

- drożdże: Saccharomyces spp., Candida spp., Kloeckera spp., Pichia spp.,

- pleśnie: Penicillium spp., Mucor spp., Rhizopus spp.,

- bakterie.

Alicyclobacillus spp. – pasteryzowane przetwory owocowe.

Namnożenie 10⁵ – 10⁶ jtk / cm³ – zmętnienie, osad fenolowy tzw. apteczny zapach związany z tworzeniem gwajakamolu i bromofenolu.

Warzywa: mikroflora zależna od rodzaju.

- Zielone (sałata, kapusta, szpinak) – gł. bakterie fermentacji mlekowej, drożdże i pleśnie.

- Korzeniowe i bulwiaste – silniej skażone niż inne.

Buraki cukrowe i ziemniak: ogólna liczna drobnoustrojów 10⁵ – 10⁸ k-k / g.

Głównie Clostridium spp., Bacillus spp., Micrococcus spp., Flavobacterium spp.

Przy intensywnym nawożeniu mikroflorę stanowią także saprofityczne bakterie pochodzenia jelitowego I bakterie chorobotwórcze takie jak no. Listeria monocytogenes.

Owoce i warzywa utrwalone termicznie

- Produkty utrwalone za pomocą pasteryzacji lub sterylizacji w opakowaniach hermetycznie zamkniętych.

- Wysoka temperatura: niszczy bakterie i ich przetrwalniki, pleśnie, drożdże, inaktywuje enzymy.

- Odpowietrzanie – usunięcie powietrza z opakowań, tlen sprzyja reakcjom utleniania.

- Produkty najczęściej pakowane w słoje lub puszki z blach powlekanej.

- Owoce i warzywa zawierające kwasy organiczne poddaje się pasteryzacji.

- Warzywa i grzyby o niskiej zawartości kwasów organicznych należy sterylizować.

Owoce pasteryzowane i kompoty

- Owoce pasteryzowane są otrzymywane z owoców świeżych jednego gatunku w wodnym roztworze cukru lub soku z owoców nie konserwowanego chemicznie, utrwalone w przez pasteryzację w opakowaniach hermetycznie zamkniętych.

- Kompoty to przetwory otrzymane z owoców świeżych, pasteryzowanych lub mrożonych, jednego lub kilku gatunków, całe lub pokrojone, w zalewie cukrowej z ewentualnym dodatkiem kwasów spożywczych i soków owocowych, utrwalone przez pasteryzację w opakowaniach hermetycznie zamkniętych.

- pH tych roztworów waha się między 3, 9 a 4,5 (sprzyja rozwojowi grzybów).

- Zanieczyszczenie: drożdże, pleśnie, bakterie fermentacji mlekowej i octowej, Bacilus thermoacidodurans.

Warzywa sterylizowane

- Przetwory otrzymane z jednego lub kilku gatunków oczyszczonych, obranych ze skórki lub nie obranych warzyw świeżych, mrożonych, solonych: całych, rozdrobnionych lub przetartych oraz kukurydzy cukrowej i grzybów zalanych roztworem soli z ewentualnym dodatkiem kwasów spożywczych, przecieru lub koncentratu pomidorowego i cukru.

- pH powyżej 4,5 (dlatego konieczna jest sterylizacja).

- Zanieczyszczenie: bakterie mezofile i termofilne (bezwzględnie i względnie beztlenowce) np. C. botulinum.

- Powodują zepsucie płasko – kwaśne czyli zakwaszenie środowiska często ze zmianą zapachu bez wytworzenia gazów, trudne do wykrycia ze względu na prawidłowy wygląd opakowań.

Marynaty owocowe i warzywne

- Przetwory otrzymane z oczyszczonych owoców, warzyw i grzybów jednego lub kilku gatunków, całych lub pokrojonych, w zalewie kwaśnej lub słodko – kwaśnej dodatkiem soli, cukru lub przypraw roślinnych, zakwaszonych kwasem octowym, mlekowym lub cytrynowym, utrwalone termicznie najczęściej przez pasteryzację.

- Dodanie kwasów hamuje rozwój wielu drobnoustrojów, bo wykazują one działanie bakteriostatyczne.

- Zanieczyszczenie: bakterie fermentacji mlekowej, octowej i drożdże, nieszczelne opakowanie: pleśnie.

Kwaszonki owocowe i warzywne

- Całe lub pokrojone świeże warzywa lub owoce poddane naturalnemu procesowi fermentacji mlekowej w słonej zalewie z dodatkiem przypraw roślinnych, kwasu sorbowego lub utrwalone przez pasteryzację.

W procesie kwaszenia biorą udział:

• bakterie fermentacji mlekowej (kw. mlekowy jest czynnikiem utrwalającym),

• bakterie i grzyby wytwarzające kwasy organiczne (chronią przed rozwojem bakterii gnilnych i chorobotwórczych).

Bacillus spp. – rozkładają związki pektynowe powodując mięknięcie ogórków i powstanie w nich pustych przestrzeni.

Bacterium aberholdi – wywołują śluzowacenie zalewy, zwiększenie kwasowości i gorzknienie przy niezmienionym wyglądzie zewnętrznym.

Mrożonki owocowe i warzywne

- Owoce i warzywa jednego lub kilku gatunków całe, krojone lub homogenizowane utrwalone przez zamrożenie do temperatury – 18°C.

- Zamrażanie to najlepsze metoda utrwalania owoców i warzyw ze względu na zachowane właściwych dla surowca cech smakowo – zapachowych i wartości odżywczej.

- Przed zamrożeniem produkt zwykle jest poddany blanszowaniu.

- Zamiana wody w lód ogranicza rozwój mikroorganizmów.

- Blanszowanie niszczy część drobnoustrojów.

Susze owocowe i warzywne

- Owoce i warzywa całe jednego lub Kiku gatunków, krajane, grysik lub mączka, obrane lub ze skórką, odwodnione do zawartości wody gwarantującej ich trwałość.

- Usunięcie prawie całej zawartości wody powoduje obniżenie aktywności wody, hamuje aktywność enzymów i procesy życiowe drobnoustrojów.

Koncentrat pomidorowy

- Produkt otrzymany ze świeżych lub mrożonych dojrzałych, czerwonych pomidorów poddanych procesowi przetarcia i zagęszczenia do określonej zawartości ekstraktu, utrwalony fizycznie lub chemicznie.

- Po rozlaniu do opakowań hermetycznych zamknięciu koncentrat poddaje się pasteryzacji (około 100°C, 25 – 50 min.) lub sterylizacji (powyżej 100°C).

Zanieczyszczenie: bakterie fermentacji mlekowej, Bacillus spp., zwykle zepsucie płasko – kwaśne.

Czystość mikrobiologiczna produktów owocowych i warzywnych – Kryteria czystości mikrobiologicznej !!! (na kolokwium)

• Sprawdzenie szczelności opakowań hermetycznie zamkniętych.

• Obecność i liczba drobnoustrojów tlenowych, mezofilnych lub psychrofilnych.

• Liczba bakterii kwaszących typu mlekowego.

• Liczba drożdży i pleśni.

• Obecność i liczba bakterii z rodzaju Leuconostoc.

• Obecność i liczba bakterii beztlenowych przetrwalnikujących mezofilnych i termofilnych.

• Obecność i liczba Staphylococcus ureus.

• Miano coli i najbardziej prawdopodobna liczba pałeczek E. coli i bakterii z grupy coli.

• Obecność bakterii C. perfringens.

• Obecność pałeczek Salmonella spp.

Produkty ze świeżych lub blanszowanych warzyw:

• obecność Y. enterocolitica,

• obecność L. monocytogenes.

Napoje fermentowane

Drożdże – najważniejszy mikroorganizm służący do produkcji napojów fermentowanych.

- wybrany szczep

- zdolność do aktywnej fermentacji

- pozbawienie innych mikroorganizmów

- „zdrowe” (jednolitość masy)

- właściwe stężenie do rozpoczęcia następnej fermentacji

- brak w piwie posmaków obcych

Aby poprawić jakość drożdży należy:

• zwiększyć szybkość fermentacji,

• zmodyfikować zdolność kłaczkowania,

• rozszerzyć zakres przefermentowanych cukrów,

• zawęzić stopień przefermentowania cukrów (piwo niskoalkoholowe),

• przyspieszyć odbudowe diacetylu.

Przechowywanie kultur startowych drożdży

1. KRIOOSŁONA

15 – 25% V/V gliceryny – 20°C do – 70°C

1. STAN WYSUSZENIA – trwałość min. 6 mies.

Drożdże piwowarskie ! (na kolokwium)

- Różnice morfologiczne, fizjologiczne i technologiczne.

- Drożdże typu ale (drożdże fermentacji górnej). !

Saccharomyces cerevisiae

- Drożdże typu lager (drożdże fermentacji dolnej). !

Saccharomyces carlsbergensis

Kultura laboratoryjna Fermentacja Separacja Kondycjonowanie Klarowanie

I: Klarowanie Rozlew Pasteryzacja Butelki i puszki

II: Klarowanie Pasteryzacja Rozlew Kegi

Słód – zanieczyszczenie pleśnią może spowodować ograniczoną stabilność gazową (tzw. dzikie pienienie) w piwie.

Brzeczka – bogata w składniki odżywcze, pH = 5,5; zawiera tlen i wiele drobnoustrojów może się w niej rozwijać.

Piwo – ubogie w składniki odżywcze, drożdże zużyły większość składników pokarmowych w brzeszce, pH ≤ 4,5; zawiera 3 – 5% alkoholu i składniki chmielowe, jest beztlenowe i zimne.

Występowanie organizmów psujących piwo na różnych etapach procesu browarniczego

Zacieranie: bakterie kwasu mlekowego oraz Enterobacteriaceae

Schłodzona brzeczka: Enterobacteriaceae

Wczesna fermentacji: Enterobacteriaceae, bakterie kwasu octowego, Lactobacillus spp., Pediococcus spp.

Późna fermentacja: Pediococcus spp., bakterie kwasu octowego

Wtórna fermentacja, dojrzewanie, leżakowanie, rozlew: Lactobacillus spp., Pediococcus spp., bakterie kwasu octowego, Zymomonas, Megasphaera, Pectinatus.

Cechy bakterii psujących piwo:

Enterobacteriaceae – siarkowy posmak piwa.

Bakterie kwasu mlekowego – piwo octowe.

Zymomonas spp. – aldehyd octowy (jabłko), siarkowodór (zepsute jaja).

Lactobacillus spp. – kwas mlekowy, kwaśne piwo.

Pediococcus spp. – kwas mlekowy.

Megasphaera spp. – kwas masłowy i kapronowy.

Dzikie drożdże – estry fenolowe.

Fermentacja alkoholowa

Głowne bakterie: Zymomonas mobilis

- Wyższa produktywność alkoholu (nawet do 30%).

- Dobrze tolerują stężenie alkoholu do 15% v/v.

- Podatne na manipulacje genetyczne.

Drożdże winiarskie

Saccharomyces cerevisiae.

- Drożdże szlachetne: np. Torulospora delbrueckii.

Korzystne cechy technologiczne:

- odporne na duże stężenia etanolu,

- odporne na duże stężenie cukru.

Niepożądana obecność drożdży dzikich (słabe właściwości fermentacyjne, właściwości szkodliwe – tworzenie kożucha, śluzu, niepożądanych związków zapachowych).

Szczepy drożdży winiarskich powinny mieć następujące cechy:

• szybko i całkowicie odfermentowywać,

• minimalnie się pienić,

• szybko sedymentować po fermentacji,

• tworzyć małe ilości kwasów lotnych,

• wytwarzać uboczne produkty fermentacji korzystnie wpływające na cechy smakowo – zapachowe wina,

• mieć zdolność rozkładanie kwasu jabłkowego,

• mieć odporność na: duże stężenie kwasu siarkowego, wysokie ciśnienie CO2 w przypadku produkcji win musujących, duże stężenie etanolu w przypadku produkcji win słodkich (deserowych) garbniki w przypadku produkcji win czerwonych.

Początek fermentacji:

Kloeckera apiculata, K. cortitis,

Toruloposis stel lata,

Candida krusei, C. vini,

Hansenula anomala, H. subpelliculosa,

Pichia fermentas.

Rasy drożdży winiarskich

- Rasy powstają z czołowych marek win lub w wyniku modyfikacji genetycznych.

- Obecne głównie rasy z gatunku S. cerevisiae lub S. bayanus.

- Niewielka produkcja siarkowodoru.

- Zdolność do tworzenia związków zapachowych (estrów, aldehydów, alkoholi wyższych).

Fermentacja główna:

Saccharomyces cerevisiae,

S. uvarum,

S. bayanus,

S. delbrueckii,

S. rosei,

S. fermentati.

Koniec fermentacji:

S. cerevisiae,

S. bayanus.

Szczepionki

W przemyśle winiarskim, piwowarskim i spirytusowym stosuje się szczepionki:

• płynne,

• zamrożone,

• suszone (rozpyłowo lub liofilizowane).

Szczepionki płynne:

- mała przeżywalność bakterii,

- długotrwały proces aktywowania,

- konieczność prowadzenia zakwasów macierzystych i roboczych (niebezpieczeństwo zakażenia),

- zmieniająca się aktywność fermentacyjna i proteolityczna kultur (starzenie się i degeneracja szczepionki),

- urządzenia do prowadzenia zakwasów.

Szczepionki mrożone:

- koncentraty komórek bakterii zawierające 10¹⁰ – 10¹¹ komórek / gram,

- w czasie transportu muszą być opakowane w izotermiczne opakowanie zawierające „suchy lód”.

Szczepionki suszone:

- liofilizowane pakowane w wielowarstwowe folie.

Używane do zakwasów roboczych lub bezpośredniego zaszczepienia.

Szczepionki do bezpośredniego zaszczepienia

Zalety „+”:

- stała i gwarantowana aktywność szczepionek (zakwasów),

- łatwość stosowania,

- wyraźna poprawa jakości mikrobiologicznej produktu,

- wyeliminowanie znacznych kosztów produkcji zakwasów macierzystych i roboczych,

- brak strat zakwasu roboczego na skutek jego nadprodukcji i konieczność przeznaczenia na inne cele,

- zapewnienie technologicznego funkcjonowania zakładu pod względem zapotrzebowania na zakwasy,

- możliwość natychmiastowej zmiany rodzaju produkcji,

- łatwość wyprodukowania różnych produktów o specjalnych cechach jakościowych,

- duże możliwości przygotowania zakwasów zawierających szczepy, które razem trudno się namnażają lub rosną w sposób niekontrolowany.