Pytania na zaliczenie Bakterii mlekowych (wykład 1, 2, 3)

rok akad. 2011/2012

1. Substancje wytwarzane przez LAB mające znaczenie w utrwalaniu żywności

• Kwasy organiczne, acetaldehyd i etanol,

• Nadtlenek wodoru,

• CO2,

• Diacetyl,

• Substancje antybiotyczne o szerokim spektrum działania -reuteryna,

• Bakteriocyny.

• Kwasy organiczne (Kwas mlekowy, octowy i propionowy)

-Działanie uszkadzające utrzymanie potencjału błony komórkowej oraz hamowanie transportu aktywnego przez błonę,

-Kwas octowy ma silniejsze działanie antymikrobiologiczne niż mlekowy w stosunku do pleśni, drożdży i bakterii,

-Kwas propionowy -wobec pleśni i bakterii.

• acetaldehyd i etanol, w warunkach produktów spożywczych znikome, gdyż ich ilości są zbyt małe.

•Nadtlenek wodoru, Działanie silnie utleniające wobec lipidów i białek wchodzących w skład błony komórkowej. W mleku surowym obecność H2O2aktywuje system laktoperoksydaza/tiocjaniany/nadtlenek wodoru, który ma działanie bakteriostatyczne wobec mikroflory mleka surowego.

•CO2, Bezpośrednio tworzy warunki beztlenowe, co dla drobnoustrojów tlenowych jest hamujące.

•Diacetyl, Bardziej wrażliwe na działanie diacetylu są bakterie Gram(-) oraz pleśnie i drożdże niż Gram(+), Najprawdopodobniej działanie zakłócające wykorzystanie argininy,

•Substancje antybiotyczne o szerokim spektrum działania -reuteryna, Czynnik antybiotyczny wobec wirusów, bakterii i grzybów, Działanie hamujące reduktazę rybonukleotydową.

•Bakteriocyny. Miejscem ich działania antybiotycznego jest błona cytoplazmatyczna, dlatego wobec bakterii Gram(-) są zwykle nieaktywne (są „osłonięte” przez LPS). Są aktywne wobec Clostridium, pałeczek heterofermentatywnych, patogenów -Listeria monocytogenes, Staphylococcusspp., Enterococcus, Bacillusspp.,

2. Ogólna charakterystyka LAB

• Gram (+)

• Nie tworzą przetrwalników,

• Bakterie wytwarzające kwas mlekowy jako główny lub jedyny produkt fermentacji,

• Nie posiadają cyklu Krebsa i uzyskują energię przez fosforylację substratów, chod nie są typowymi bezwględnymi beztlenowcami.

• Dzięki obniżaniu pH środowiska hamują wzrost drobnoustrojów psujących żywnośd i patogenów.

• Mezofile, ale rosną w temperaturze od 50C do 450C;

• Większość szczepów rośnie w pH 4,0-4,5, ale niektóre aktywne w pH 9,6, a inne w pH 3,2;

• większość szczepów słabo proteo-i lipolityczna, więc do wzrostu wymagają obecności aminokwasów, puryn i witamin.

3. Podział LAB ze względu na sposób rozkładu heksoz

a) Homofermentatywne -wytwarzają kwas mlekowy jako jedyny lub główny produkt fermentacji (Pediococcus, Streptococcus, Lactococcusi część pałeczek)

b) Heterofermentatywne -oprócz kwasu mlekowego powstają inne produkty CO2, etanol/kwas octowy (Weisella, Leuconostoc, część pałeczek).

4. Co to są homofermentatywne LAB ?, podaj 2 przykładowe gatunki

Homofermentatywne -wytwarzają kwas mlekowy jako jedyny lub główny produkt fermentacji (Pediococcus, Streptococcus, Lactococcusi część pałeczek)

Przykłady: Lb. acidophilus, Lb. helveticus, Lb. Delbruecki subsp. lactis

5. Co to są heterofermentatywne LAB ?, podaj 2 przykładowe gatunki

b) Heterofermentatywne -oprócz kwasu mlekowego powstają inne produkty CO2, etanol/kwas octowy (Weisella, Leuconostoc, część pałeczek).

Przykłady:Lb.casei, Lb.plantarum

6. Mechanizm wykorzystania laktozy u bakterii mlekowych homofermentatywnych

7. Wymagania ogólne dla szczepów LAB wchodzących w skład starterów mleczarskich

• Brak patogenności lub aktywności toksycznej (np. wytwarzania amin biogennych),

• Zdolność do wywoływania pożądanych zmian,

• Zdolność do dominowania nad drobnoustrojami występującymi w tym samym środowisku,

• Łatwość namnażania,

• Łatwość utrwalania,

• Stabilność pożądanych cech w czasie hodowli i przechowywania,

• Oporność na fagi.

8. Postacie handlowe starterów mleczarskich

1.Mrożone kultury skoncentrowane (zawierają 1010-1011jtk/g, służą do zaszczepiania mleka i uzyskania zakwasu lub jako DVS)

Otrzymywanie:

•hodowla kultury w optymalnych, kontrolowanych warunkach pH,

•zagęszczenie komórek metodą wirowania lub ultrafiltracji,

•standaryzowanie zawiesiny komórek,

•dodatek czynnika ochronnego dla komórek w czasie mrożenia (krioprotektant) np. gliceryna, sacharoza, laktoza,

•pakowanie,

•szybkie mrożenie w ciekłym azocie.

•Przechowywanie w ciekłym azocie (-1960C) lub -400C,

•rozmrażać trzeba bardzo szybko, tak aby w minimalny sposób wpłynąć na stan komórek,

•kartony wielowarstwowe z wkładką Alu lub kubki z tworzywa sztucznego

2.Kultury liofilizowane, służą do zaszczepiania mleka i uzyskania zakwasu (dłuższy czas „ruszania” ok. 30-60 minut)

Otrzymywanie:

•tj. przy kulturach głęboko mrożonych, ale po etapie mrożenia kulturę umieszcza się w komorze z mocno obniżonym ciśnieniem i odwadnia na drodze sublimacji,

•zwykle 60-70% komórek przeżywa proces liofilizacji spośród tych, które przeżyły mrożenie,

•pakuje się w warunkach aseptycznych, przy ograniczeniu dostępu tlenu.

•Przechowywanie w -180C,

•torebki z laminowanej folii trójwarstwowej lub w puszki aluminiowe

3. Kultury suszone rozpyłowo

LAB znoszą warunki suszenia rozpyłowego bardzo źle, rzadko stosowane

9. Etapy produkcji mrożonych kultur skoncentrowanych LAB

Mrożone kultury skoncentrowane (zawierają 1010-1011jtk/g, służą do zaszczepiania mleka i uzyskania zakwasu lub jako DVS)

Otrzymywanie:

•hodowla kultury w optymalnych, kontrolowanych warunkach pH,

•zagęszczenie komórek metodą wirowania lub ultrafiltracji,

•standaryzowanie zawiesiny komórek,

•dodatek czynnika ochronnego dla komórek w czasie mrożenia (krioprotektant) np. gliceryna, sacharoza, laktoza,

•pakowanie,

•szybkie mrożenie w ciekłym azocie.

•Przechowywanie w ciekłym azocie (-1960C) lub -400C,

•rozmrażać trzeba bardzo szybko, tak aby w minimalny sposób wpłynąć na stan komórek,

•kartony wielowarstwowe z wkładką Alu lub kubki z tworzywa sztucznego

10. Sposoby dozowania starterów w mleczarstwie

• DVS (direct vat set), kultura dodawana bezpośrednio do mleka, z którego otrzymujemy produkt, sposób najbardziej kosztowny, ale zapobiega ewentualnym zanieczyszczeniom w czasie produkcji zakwasów,

• Sporządzanie zakwasów o coraz większej objętości (kultura -- zakwas macierzysty -- zakwas roboczy -- mlekoprzerobowe) przygotowuje się na mleku wysoko-pasteryzowanym z wykorzystaniem handlowych kultur starterowych), mniej kosztowne, ale możliwości zanieczyszczeń i zakażeń fagowych,

• Sporządzanie zakwasów, ale na bazie specjalnych płynnych pożywek namnażających.

11. Co oznacza skrót DVS ?

DVS (direct vat set), kultura dodawana bezpośrednio do mleka, z którego otrzymujemy produkt, sposób najbardziej kosztowny, ale zapobiega ewentualnym zanieczyszczeniom w czasie produkcji zakwasów

12. Funkcje starterów w serowarstwie

• Metabolizm laktozy, wytworzenie kwasu mlekowego, który minimalizuje wzrost drobnoustrojów niepożądanych obniżających jakość gotowego produktu a także chorobotwórczych,

• Wytworzenie związków aromatotwórczych biorących tworzących pożądane cechy sensoryczne serów,

• Wytworzenie innych substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym, które hamują rozwój przeżycia i namnażania patogenów,

• Wytworzenie szerokiej gamy enzymów głównie proteolitycznych i peptydolitycznych, które biorą udział w dojrzewaniu serów i powstaniu ich właściwego profilu sensorycznego,

• Zwiększenie właściwości prozdrowotnych serów.

13. Pożądane cechy kultur starterowych przeznaczonych do produkcji śmietany

• Zdolność do tworzenia kwasu mlekowego i równocześnie zdolności aromatyzujące, czyli tworzenie diacetylu (metabolizm cytrynianów)

• Zastosowanie znajdują bakterie mlekowe zakwaszające -Lactococcus lactis subsp. lactisi subsp. cremorisorazfermentujące cytryniany Lactococcus lactis subsp. lactisvar. diacetylactis oraz Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris,

• Diacetyl może być redukowany do acetoiny przy udziale reduktazy diacetylu (powstawanie wady „zielonego” „jogurtowego”aromatu śmietany) →dobór szczepów nie posiadających aktywności reduktazy diacetylu lub o niskiej jej aktywności.

Mezofilne (optimum 22-26 st. C), posiadają zdolność do tworzenia kwasu mlekowego i równocześnie zdolności aromatyzujące czyli tworzenie diacetylu (metabolizm cytrynianów).
Zastosowanie znajdują bakterie mlekowe zakwaszające -Lactococcus lactis subsp. lactis i subsp. cremoris - oraz fermentujące cytryniany - Lactococcus lactis subsp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris. Diacetyl może być redukowany do acetoiny przy udziale reduktazy diacetylu (powstawanie wady „zielonego” „jogurtowego” aromatu śmietany) dlatego wymagany jest dobór szczepów nie posiadających aktywności reduktazy diacetylu lub o niskiej jej aktywności

14. Jaka substancja odpowiada za właściwy aromat śmietany, z czego powstaje, podaj przykładowy aromatyzujący gatunek LAB stosowany do produkcji śmietany:

Diacetyl. Jest produktem metabolizmu cytrynianów. Cytrynian przekształcany jest do oksooctanu dzięki liazie cytrynianowej, następnie do pirogronianu przy współudziale dekarboksylazy oksooctanowej, ten do alfa-acetomleczanu dzięki syntazie acetomleczanu który przechodzi w dicetyl lub acetoinę. Mleko surowe krowie zawiera ok. 1700 mg cytrynianów w 1 litrze (od 900 do 2900 mg/l) w zależności od pory roku, okresu laktacji, żywienia. LAB metabolizujące cytryniany: Lactococcus lactis subsp. lactis var. diacetylactis oraz Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris

15. Na czym polega „współdziałanie” Lb. bulgaricus i Str. thermophilus w jogurcie ?

Str. thermophilus usuwa nadmiar tlenu, produkuje CO₂ i kwas mrówkowy które stymulują wzrost Lb. bulgaricus a także obniża pH środowiska. Lb. bulgaricus wytwarza aminokwasy które stymulują wzrost Str. thermophilus. Kwas mlekowy inhibituje, a laktoza katalizuje przyrost obu gatunków.

16. Jakie drobnoustroje wchodzą w skład ziarna kefirowego ?

• drożdże (Saccharomyces cerevisiae, Candida kefir),

• pałeczki mlekowe (Lb. Kefir, Lb.lactis, Lb.bulgaricus, Lb.helveticus),

• ziarniaki (Leuconostoc mesenteroides, Lactococcus lactis subsp. lactis isubsp. cremoris),

• bakterie octowe (Acetobacter aceti),

17. Podaj 3 przykładowe gatunki LAB stosowane do wyrobu wędlin dojrzewających

LAB(tworzenie kwasu mlekowego i ukwaszenie)

- Lb. sakei(często gatunek dominujący, izolowany ze wszystkich kiełbas typu hiszpańskiego -76-89% izolatów, we Francji 100% izolatów w produkcie, choć w surowcach był gatunkiem drugorzędnym)

- Lb.curvatus(często dominujący w kiełbasach w Grecji i we Włoszech)

- Lb. plantarum (często dominujący w kiełbasach greckich),

- Inne rzadziej (Lb.alimentarius, Lb.casei, Lb.delbrueckii, Lb. paraplantarum, Lb. farciminis, Lb. pentosus, Lb. sharpeae).

18. Jakie drobnoustroje wchodzą w skład grupy CNC w wędlinach dojrzewających i na czym polega znaczenie tej grupy dla jakości wędlin dojrzewających

CNC(powstanie właściwej barwy oraz innych cech sensorycznych przez rozkład wolnych aminokwasów i hamowanie utleniania nienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych )

Staph. xylosus(od 17 do 100% izolatów, gatunek dominujący pod koniec dojrzewania izolowany z kiełbas hiszpańskich, greckich i włoskich)

Staph. saprophyticus(często dominujący w kiełbasach w Grecji i we Włoszech),

Staph. equorum i Staph. succinus (izolowany z kiełbas włoskich),

Inne rzadziej (Staph.aureus, Staph.auricularis, Staph.carnosus, Staph.cohnii, Staph.epidermidis, Staph.hominis, Staph.lentus, Staph.pasteuri, Staph.vitulus, Staph.warneri)

Kocuriassp. i Staphylococcus ssp. -powstanie właściwej barwy oraz innych cech sensorycznych przez rozkład wolnych aminokwasów i hamowanie utleniania nienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych.

19. Krótko scharakteryzować cechy technologiczne LAB wchodzących w skład starterów do wyrobu wędlin dojrzewających

• Szybkie wytwarzanie odpowiednich ilości kwasu mlekowego,

• szybki wzrost w szerokim zakresie temperatury, stężeniach soli i pH,

• Brak zdolności wytwarzania gazu z węglowodanów,

• Aktywność katalazy i rozkład nadtlenku wodoru,

• Redukcja azotanów i azotynów,

• Aktywność enzymów proteo-i lipolitycznych,

• Tolerancja/synergizm wobec innych grup drobnoustrojów wchodzących w skład startera.

20. Sposoby dozowania starterów przy produkcji wędlin dojrzewających

• Inokulacja żywymi, aktywnymi kulturami starterowymi na poziomie 106-107j.t.k. na 1 gram świeżego farszu,

• Dodatek do kutra bezpośrednio, albo po wymieszaniu w niewielkiej ilości wody,

• W przypadku szynek dodawane do solanki zalewowej lub nastrzykowej.

---