fermentÁlt Élelmiszerek
Post on 16-Oct-2021
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
FERMENTÁLT ÉLELMISZEREK
Dr. Maráz Anna egyetemi tanár
Mikrobiológia és Biotechnológia TanszékÉlelmiszertudományi Kar
Budapesti Corvinus Egyetem
Ipari fermentációkSejtek (általában mikroorganizmusok) elszaporítása ipari léptékben aerob, ritkábban anaerob körülmények között.
A cél termék előállításaszabályozott fermentációs körülmények között.
Példák ipari fermentációra
1. Szerves vegyületek előállítása, amelyeket élelmiszer adalékokként, enzimekként, antibiotikumokként, motor hajtóanyagokként használnak.
2. Mikróba sejttömeg (biomassza, egysejtfehérje=SCP) vagy sejtkivonat (protein, peptidek, aminosavak, nukleotidok) előállítása céljából.
♦Pl. takarmányélesztő, élesztőkivonat, mikoprotein (Fusarium graminearumgombamicélium fermentálása étkezési célra).♦Sütőélesztő előállítása
3. Fermentált élelmiszeripari termékekelőállítása ipari léptékben (pl. joghurt, kefír, sajt, kenyér)
4. Alkoholos italok előállítása (pl. sör, bor)
Fermentált élelmiszerek
Állati vagy növényi eredetű alapanyagok módosítása a mikroorganizmusok
(baktériumok, élesztőgombák, fonalasgombák) anyagcsere tevékenysége
révén.
A fermentált élelmiszerek táplálkozási előnyei
♦Élelmiszerek választékának növelése (pl. több, mint 1000 féle sajt előállítása)
♦Élelmiszer adalékként való alkalmazásuk (pl. szójaszósz, sajtok)
♦Tápérték és minőség növelése: - élesztő és élesztőkivonat növeli a fehérje és aminosav, B vitamin tartalmat; - antinutritív anyagok (pl. fitát, lektinek) lebontása; - ásványi anyagok hozzáférésének növelése.♦Eltarthatóság javítása: Anyagcseretermékek megnövelik az alapanyag eltarthatóságát, visszaszorítják a patogéneket (pl. tejtermékek előállítása tejsavas erjesztéssel)
♦Egészségesebb termékek előállítása: Pl. kefir, joghurt, probiotikus tejtermékek előállítása
♦Emészthetőség javítása: Pl. hüvelyesek (szója, bab) antinutritívoligoszacharidjainak lebontása emészthető monoszacharidokká; laktóz lebontása tejsavvá (laktóz intolerancia!)
♦Toxikus anyagok lebontása:Pl. enzim-inhibitorok lebomlása fermentáció során
Élelmiszeripari erjesztések (fermentációk) típusai
1/ (Tej)savasan erjesztett termékek:♦Tejtermékek: pl. joghurt, kefir, vaj, sajtok♦Fermentált hústermékek: pl. szalámi-és kolbászfélék ♦Erjesztett zöldségfélék: pl. savanyú káposzta, uborka, olívabogyó♦Savanyú kovászos kenyér
2/ Alkoholosan (élesztőkkel) erjesztett termékek: etanol és CO2 termelése♦Sütőipari termékek: pl. kenyér ♦Alkoholos italok: pl. bor, sör
3/ „Szilárd” fermentációk:általában keleti szójatermékek (pl. tempeh) előállítása
A tejsavas erjesztés mikrobiológiája
A tejsavas erjesztést elsősorban a tejsavbaktériumok végzik.
Tejsavas erjesztés: Szénhidrátok lebontása anaerob úton tejsavvá.
Tejsavbaktériumok anyagcsere típusai
♦Homofermentatív (homolaktikus) tejsavbaktériumok: csak tejsav keletkezik (pl. Lactococcus, Pediococcus)
♦Heterofermentatív (heterolaktikus) tejsavbaktériumok: tejsav, CO2 és etanol keletkezik (pl. Lactobacillusbrevis, Leuconostoc spp.)
Tejsavas erjedés típusaiHomofermentativ- Heterofermentativ-(homolaktikus ferm.) (heterolaktikus ferm.)Glikolitikus út Foszfoketoláz ut
glükóz
Fruktóz -1,6-P
2 trióz-3-P
2 piruvát
2 tejsav
glükóz
xilulóz-P+CO2
trióz-3-P + acetil-P acetát
piruvát
tejsav Etanol
Tejsav:etanol/acetat: CO2=1:1:1
Glukonsav-P
foszfoketoláz
aldoláz GSP-dehidrogenáz
Példa tejsavbakteriumokra
Homofermentativ: Heterofermentativ:
Lactococcus spp. Lactobacillus brevisStreptococcus spp. Leuconostoc mesenteroidesLactobacillus spp Pediococcus spp.
♦Aromaképző tejsavbaktériumok: nem szénhidrát komponensek átalakítása aroma anyagokká. Pl. citrát → diacetil(Lactococcus lactis var. diacetylactis); treonin → acetaldehid (Lactobacillusdelbrueckii subsp. bulgaricus)
♦Nyálkaképző tejsavbaktériumok:extracelluláris poliszacharidok (nyálka) képzése (lebomló csomagolóanyagok!)
Tejsavbaktériumok típusai hőmérsékleti igény szempontjából♦Mezofil tejsavbaktériumok: 20-30 oC között erjesztenek. Pl. Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Pediococcus – sajtok, erjesztett zöldségek, hústermékek előállítása
♦Termofil tejsavbaktériumok: 40-45 oC között erjesztenek. Pl. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus - joghurt előállítása
Tejipari starterkultúrák I.
•Lactococcus lactis subsp. lactis/cremoris var. diacetylactis
Vaj
•Kluyveromyces marxianus•Saccharomyces cerevisiae•Candida kefir
•Lactococcus lactis subsp. lactis/cremoris •Lactobacillus acidophilus •Lactobacillus kefir •Lactobacillus casei
Kefír
Bifidobacterium bifidum•Lactobacillus acidophilus •Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
„probiotikus” joghurt (ABT típusú)
Bifidobacterium bifidum•Lactobacillus acidophilus„probiotikus” joghurt (AB típusú)
•Streptococcus salivarius subsp. thermophilus•Lactobacillus bulgaricus
Joghurt
KíSÉRŐ MIKRÓBÁKSTARTERTERMÉK
Tejipari starterkultúrák II.
PropionibacteriumshermaniiPr. freundenreichii
Streptococcus thermophilusLb.bulgaricusLb. helveticus
Emmentáli sajt
PenicilliumrocquefortiiP. glaucum
Leuconostoc sp. Rokfort-típusúsajtok
PenicilliumcamembertiP. candidumP. caseicolum
Lactococcus lactis subsp. lactis/cremoris var. diacetylactis
Camembert/Briesajtok
Lactococcus lactis subsp. lactis/cremoris var. diacetylactis
Gomolyasajt
KÍSÉRŐMIKRÓBA
STARTERTERMÉK
Penészes érlelésű sajtok
Penicillium camembertiPenicillium rocquefortii
Camembert-típusú sajt Rokfort-típusú sajt
Gyenge, lassú vagy elmaradt tejsavtermelés termék
minőségének romlása, romlást okozó és/vagy patogén mikróbák
elszaporodása
Tejipari starterkultúrák működését gátló hatások
Okok lehetnek♦Bakteriofággal való fertőződés –általában a nyers tejtől ered, főként a félfolytonos sajtgyártásnál jelentkezik.
♦Antibiotikum maradványok a tejben –elsősorban a mastitis (tőgygyulladás) kezelésére adagolt antibiotikumok okozzák. Főként a Streptococcussalivarius subsp. thermophilus érzékeny.Kivárás!!!!
♦Berendezésekben lévő fertőtlenítőszer maradványok
♦Agglutininek (ellenanyagok) jelenléte –tejbe választódnak ki
♦Plazmidok elvesztése – plazmid által hordozott gének a laktózbontásért, proteáz termelésért, fág-rezisztenciáértlehetnek felelősek
Tejtermékek mikrobiológiai problémái
A savas pH-ból eredően (pH 3,7-4,4) a fermentált tejkészítmények mikrobiológia biztonsága jó!
Mikrobiológiai problémák yoghurt, kefir esetében
♦Gyengébben erjesztett („mild”) joghurt, kefir esetében patogénnel való fertőződésfelléphet.
♦Yoghurtok ízesítése (gyümölcsök, magvak) mikrobiológiai eredetű minőségromlást, esetenként patogénnel való fertőződéstokozhat. Pl. élesztőgombák, penészgombák –gázképzés, C. botulinum – botulizmus
Védekezés ♦Töltőgépek sterilizálása♦Csomagolóanyagok megfelelő tárolása♦Sterilre szűrt levegő beáramoltatása a töltőhelyiségekbe♦UV lámpák alkalmazása a töltő-helyiségben ♦Gyümölcsök, szirupok megfelelő kezelése (szulfit adagolás, sterilizálás) ♦A végtermék hőkezelése vagy konzerváló-szer alkalmazása
Mikrobiológiai problémák sajtok esetében
♦Coliform baktériumokkal való fertőződés → gázképzés, ürülék szag. Higiénés rendszabályok betartása!
♦Klosztridiumokkal való fertőződés → gázképződés. Nisin adagolással kivédhető!
Folyt.
♦Felületi penészedés. Védekezés: alacsony páratartalmú helyiségben való tárolás, viasz vagy műanyag burkolat alkalmazása; tartósítószer (pl. szorbát, pimaricin) adagolása
♦Pseudomonas fertőződés – magas nedvességtartalom/magas pH esetében
♦Patogének elszaporodása (pl. Salmonella, Listeria, E. coli, Staph. aureus) – elsősorban lágy és félkemény sajtok esetében. Védekezés:megfelelő higiénia, pasztőrözött tej, jó minőségű starterek alkalmazása.
Fermentált húskészítmények
Fermentáció előnye:
tápérték nő (protein-tartalom nő), biztonság nő, eltarthatósági idő nő
(néhány naptól évekig), tárolási hőmérséklet magasabb lehet
Fermentált húskészítmények jellegét meghatározza
♦Az alkalmazott hús típusa (sertés, marha, ritkán szárnyas vagy egyéb)♦Termék előállítás technológiája (sózás, nitrit/nitrát adagolása, cukortartalom, fűszerek adagolása).- Nitrit a Gram negatív baktériumokat gátolja - Gram
pozítív baktériumok dominálnak (sztreptokokkuszok, mikrokokkuszok, laktobacilluszok, pediokokkuszok)
-Természetes cukortartalom 0,1%, 0,3-2%szükséges - pH csökkentése (~ 4,8), tejsav vízmegkötő hatású - Fűszerek antimikróbás hatást fejtenek ki
♦Természetes mikrobióta vagy starterkultúra jellege. Starterek: Lb. plantarum, Pediococcus acidilacti(Debaryomyces sp, Micrococcus spp.)
♦A fermentáció hőmérséklete♦A termék kezelése – hőkezelés, füstölés
♦A termék szárítása
♦A termék penészes érlelése – proteázok és lipázokhatására az aromaanyag termelés nő. Tejsav asszmilálása → pH nő (6,0-6,2). Penicilliumcamemberti, P. roquefortii, P. nalgiovense
Fermentált hústermékek mikrobiológiai problémái
Alacsony pH (min. 5,29) és alacsony vízaktivitás (<0,95) esetén a mikrobiológiai biztonság jó!
Fermentált húskészítmények romlása
♦Felületi nyálkásodás: Pediococcus♦Penészesedés - zöld és fekete penész a felületen: proteázok termelése miatt romlás♦Savanyodás – túlzott tejsavtermelés♦Gázosodás - heterofermentaívtejsavbaktériumok okozzák♦Hús zöldülése – Lb. viridans hidrogén-peroxid termelése okozza
Mérgezés, fertőzés
Helytelen gyártási gyakorlat esetén!
Salmonella, Staphylococcus aureuselszaporodása
♦Nitrit adagolása vagy termelése (nitrát nitrit)
♦Bakteriocinek termelése (LAB)♦Fűszerek antimikróbás és antioxidánshatása♦Füst fenolvegyületek antimikróbás és antioxidáns hatása♦Újabb termékeknél főzés♦Tartósítószerek (pl. szorbát) adagolása
Biztonságot és eltarthatóságot növeli
Micrococcus spp.
Fermentált zöldségfélékFolyamat:
Zöldségfélék leszedése, begyűjtése
Tisztítás, sérült részek eltávolítása
Sózás – célja lé nyeréséhez a zöldség víztartalmának kivonása vagy lé adagolása
- Ozmózis útján a sejtek víztartalmának leadása
- A sejtek plazmolízisével tápanyagok kerülnek a lébe – baktériumok számára növekedési faktorok
- Az erjesztő mikrobiótát szelektálja – előnyös a tejsavbaktériumok elszaporodásához
-Tejsavas erjesztésLactobacillus brevisLactobacillus plantarumLeuconostoc mesenteroides
Pediococcus pentocaseus- Tárolás, csomagolás
Etanolos erjesztés
Glükóz piroszőlősav acetaldehid etanol glikolizis
Piruvát-dekarboxiláz
Alkohol-dehidrogenáz
CO2NADH2 NAD
A sörgyártás technológiájaÁrpamaláta Csiráztatás Szárítás Őrlés Cefrézés
Sörléfőzés
Erjesztés
Ászokolás
Fejtés
Kiszerelés
Beoltás élesztővel
Európai sörtípusok• Alsó erjesztésű (lager) sörök
– az erjesztés végén az élesztősejtek kiülepedve a kád/tank alján gyűlnek össze
– Az élesztő törzsek flokkulációs (csomósodó) képességgel rendelkeznek
– A sör CO2 tartalma magas– A főerjedést hosszú ászokolás (érlelés) követi
• Felső erjesztésű (ale) sörök– Az élesztősejtek a főerjedés végén a sör tetejére
felúszva a habban gyűlnek össze– Az élesztő törzsek nem rendelkeznek flokkulációs
(csomósodó) képességgel– A sör CO2 tartalma alacsony
A sörerjedés mikrobiológiai folyamataiØ Sörlé előkészítése: hűtés, szűrés, levegővel telítésØ Főerjedés
1/ sörlé beoltása, élesztő elszaporodása (biomassza termelés)
2/ erjesztés- maltóz sörélesztő 2 glükóz sörélesztő etanol + CO2- erjedési aromák termelése (vicinális diketonok, főként
diacetil)Ø Utóerjedés
Élesztősejtek kiülepedése (láger sörök) vagy a habban való összegyűlése („ale” sörök)
Ø Ászokolás (láger söröknél)A diacetil lebontása, íz- és illatanyagok átalakítása, termelése, sör stabilizálódása
Oltóélesztő (starter) fajok
Sacch. pastorianus Sacch. cerevisaeés S. cerevisae
(melibiózt hasznosítják) (melibiózt nem hasznosítják)
alsóerjedésű felsőerjedésű(lager) sör (ale) sör
A borkészítés technológiája
szőlő zúzás, préselés must
must beoltása
erjesztésbor lefejtése, kezelése
érleléspalackozás
Sacch. cerevisiae/bayanus
A BORERJEDÉS MIKROBIOLÓGIÁJA
Must: 150-300 g/l cukor (glükóz, fruktóz)- SO2 adagolása (baktériumok gátlása)
1.Spontán erjedés: A mustban lévő élesztőgombák végzik az erjesztést. Az erjesztő élesztőbióta összetételét a növekvő etanol koncentráció határozza meg. Élesztőgombák eredete: szőlő, talaj (Saccharomycesekkörnyezetből)♦1-2% EtOH-ig: Candida és Pichia fajok ♦ 5-6% EtOH-ig: Kloeckera (Hanseniaspora) fajok♦ 9% EtOH-ig: Brettanomyces fajok♦ 12-16% EtOH-ig: Saccharomyces fajok
2. Irányított erjedés:
A mustot fajélesztőkkel oltják be, amelyek átveszik az erjesztést
Fajélesztők: különböző borvidékekről izolált, kedvező technológiai tulajdonságú Saccharomyces cerevisiaeés S. bayanus törzsek (általában szárított készítmények)
Biológiai almasavbontás(főleg vörösboroknál)
Az almasav erős savhatású, ezért 5g/l feletti koncentrációban erősen savas ízhatást eredményez.
Almasav eredete: szőlő. A borélesztők nem bontják le
Malolaktikus fermentáció:Tejsavbaktériumok az almasavat tejsavvá erjesztik. Oenococcus (Leuconostoc) oenos színtenyészetek alkalmazása
Sütőélesztő gyártásSaccharomyces cerevisiae
Sütőélesztő gyártás: Ipari fermentációval – élesztő elszaporítása aerob körülmények között
Alapanyag: melasz –szacharóz szénforrás
Szaporitás: levegőztetett, fed-bach (hozzávezetéses) fermentációval. Melasz adagolása az erjedés megindulásáig (katabolit represszió); pH 5-5,5
Termék: présélesztő és aktiv szárított élesztő
top related