Chapter 41:Microbiology of food

Mikrobeja ruoassa

• Pilaantuminen

• Myrkkyjen muodostuminen

• Patogeenilähde

• Valmistus (fermentaatio)

Mikrobeja ruoassa

• Sisäiset seikat:– ravintoaineet– antimikrobiset

aineet– pH– vesiaktiivisuus– redox-potentiaali– ruoan rakenne

• Ulkonaiset seikat:– lämpötila– kosteus– kaasuja/atmosfeeri– mikrobeja

Sisäiset ja ulkonaiset seikat

Pilaantuminen

• Ruoka on hyvä ravintoainelähde myös mikrobeille

Bolsenan ihme (1263)• Ehtoollisleipien sisällä oli ’verta’!

– Kristuksen veri?

Bolsenan ihme (2)

• Serratia marcescens

• Kasvaa tärkkelyksessä

• Kostea ja lämmin ympäristö

Home

Mykotoksiineja/hometoksiineja

Aflatoksiini (Aspergillus flavus)

Fumonisiini (Fusarium moniliforme)

Ergotamine (Claviceps purpurea)

Bakteeritoksiineja

Botuliini (Clostridium botulinum)

-hemolysiini (Staphylococcus aureus)

Mikrobien hallinta• Suodatin

• Matala lämpötila

• Korkea lämpötila (sterilisaatio, pastörisaatio)

• Vesiaktiivisuus (aw)

• Bakteerit aw>0,9

• Hiivat aw >0,88

• Homeet aw >0.8

aw=Plius

Pvesi

Mikrobien hallinta• Suodatin

• Matala lämpötila

• Korkea lämpötila (sterilisaatio, pastörisaatio)

• Vesiaktiivisuus (aw)

• Antimikrobiset aineet

Säilöntäaineet

propionihappo

sorbiinihappo

bentosaatti

parabentosaatti

Elintarvikeperäiset sairaudet

• Salmonella enterica serovar Typhimurium

• Salmonella enterica serovar Enteritidis

• Campylobacter jejuni

• Listeria monocytogenes

• Escherichia coli 0157:H7

• Vibrio

• virukset

• prionit

Testit

Fermentoidut elintarvikkeet• Maitotuotteet; jogurtti, juusto, jne.

• Vihannekset; pikkelssi, hapankaali

• Hedelmät: viini

• Viljat; olut, leipä

• Makkarat; salami

Miksi elintarvike fermentaatio?

• Paremmin säilyvyys

• Paremmin maku

• Sulaa paremmin, ruuansulatusta estävät ravintoaineet poistettu (esim. trypsiini-estäjä)

• Hapate (startteri): Mikrobiviljelmä, jolla saadan aikaan hapatetuille tuotteille tyypilliset ominaisuudet

• Mesofiilinen maitofermentaatio: 20-30°C

• Termofiilinen maitofermentaatio: ~45°C

Fermentoidut maitotuotteet

Tuote Hapatemikrobilaji Bakteerien pääasiallinentoimintaPiimä Lactococcus lactis subsp. lactis ja cremoris Maitohapon tuotto

Lactococcus lactis subsp. lactis ja diacetylactis Maitohapon, aromiaineiden ja CO2:n tuottoLeuconostoc mesenteroides subsp. cremoris Aromiaineiden ja CO2:n tuotto

AB-piimä Piimähapatteen lisäksi Lactobacillusacidophilus ja Bifidobacterium sp.

Maitohapon tuotto ja probioottiset ominaisuudet

Gefilus-piimä Piimähapatteen lisäksi Lactobacillusrhamnosus GG

Probioottiset ominaisuudet

Rela-piimä Piimähapatteen lisäksi Lactobacillus reuteri Probioottiset ominaisuudetViili Kuten piimähapate, mutta sisältää

eksopolysakkarideja tuottavia kantojaMaitohapon, aromiaineiden ja CO2:n tuottoEksopolysakkaridi antaa tyypillisen rakenteen

Geotrichium candidum (home)

+ probioottit

Muodostaa pintakasvuston, estää maidonhapettumista sillä käyttää hapen pakkauksesta,tuottaa aromiaineitaProbioottiset ominaisuudet

Hapankermat Kuten piimähapate Kuten piimähapateJogurtti Streptococcus thermophilus

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

+ probioottit

Maitohapon tuottoMaitohapon ja aromiaineiden tuottoBakteerilajit tukevat toistensa kasvuaProbioottiset ominaisuudet

Kefiiri Lactococcus lactis subsp. lactis ja cremoris Maitohapon tuottoLactococcus lactis subsp. lactis ja diacetylactis Maitohapon ja aromiaineiden tuottoLeuconostoc mesenteroides subsp. cremoris ja dextranicum

Aromiaineiden ja CO2:n tuotto

Lactobacillus kefir Maitohapon ja aromiaineiden tuottoLactobacilus brevis Maitohapon ja aromiaineiden tuottoLactobacillus acidophilus Maitohapon ja aromiaineiden tuottoAcetobacter sp. Etikkahapon tuotto, symbioosi muiden

mikrobien kanssaKluyveromyces marxianus (Homeet) Torulaspora delbrueckiiSaccharomyces cerevisiaeCandida kefir CO2:n, maun, aromiaineiden ja etanolin tuottoCandida milleriBrettanomyces sp.

Jogurtin valmistusMaito

pastörisaatio

Maitojauho

viileä 45°CHapate

inkuboi 2½-3t

panna-tyyppinensekoitta-tyyppinen

viileä

pakkaus

~1%

Viilin valmistus

Maito

pastörisaatio

Maitojauho

viileä 20-22°CHapate

inkuboi ~18t

viileä

pakkaus~1%

Kefirin valmistus

pastöroittu maito

inkuboi ~24t

suoda

kefir rae kefir

kefir rae2-10%

pastöroittu maito

inkuboi ~24t

suoda

kefir rae kefir1-3%

inkuboi ~24t

pastöroittu maito

kefir

Peritäinen Meijerissä

Probioottituotteet

• Probiooteja (pelastajabakteerit)

”Elävää mikrobivalmistetta, joka riittävässä määrin annosteltuna edistää ihmisen tai eläimen terveyttä”

Probioottien ominaisuudet

• Kestävät matala pH (mahalaukussa)

• Kestävät sappea (ohutsuolessa)

• Kiinnityvät suolistolimakalvolle (ohutsuolessa)

• Ihmisperäinen (?)

• Turvallinen

• Tehokas

• Tekniset ominaisuudet

• Määrä? Nyrkkisääntö on 109/anos

Probiootteja• Laktoosi-intoleranssi (ei probiootteja vaan jogurtti)

• Rotavirus ripuli (-1 päivä)

• Antibioottiripuli, vähentää riskiä, hoito

• Allergia, vähentää riskiä, hoito

• Säätelevät immuunivastetta ?

• Muuttavat bakteerientsyymi aktivisuutta ?

L. rhamnosus GG L. reuteri B. lactis Bb12 ? + ? + ?

Juustot

Juustotyyppi Hapatemikrobilaji Mikrobien pääasiallinentoimintaKovat juustot:Emmental, Lactococcus lactis sp. Maitohapon ja aromiaineiden tuottoGruyère, Cheddar Streptococcus thermophilus Haponmuodostus alussa

Lactobacillus helveticus Haponmuodostus loppussaLactobacillus delbrueckii subsp. lactis Massan rakenne: proteolyysiPropionibacterium shermannii subsp.freudenreichii

Aromiaineiden ja CO2:n tuotto, kolonmuodostus

Brevibacterium linens Proteolyysi ja aromiaineiden tuottoPuolikovat juustotEdam, Gouda Lactococcus lactis sp. Maitohapon ja aromiaineiden tuottoRoquefort Penicillium roqueforti Aromiaineiden tuotto, proteolyysiPehmeä juustotCamembert, Brie Lactococcus lactis sp. Maitohapon ja aromiaineiden tuotto

Penicillium camemberti, P. candidum Aromiaineiden tuotto, proteolyysiKypsyttämättömätjuustotRaejuusto,Mozzarella

Lactococcus lactis sp. Maitohapon ja aromiaineiden tuotto

Juuston valmistusPasteuroittu maito

juoksete hapate

rahka

hera

suola

purista

hera

kypsytä rahka

laktokokkitrahka

Fermentoidut kasviaineet

Vihannesten fermentaatio (hapankaali)

Hapankaalin valmistus

1 Kaalisolut käyttävät O2 anaeroobi

2 Leuconostoc mesenteroides heterofermentatiivinen, aromianeet (alussa)

3 Lactobacillus breve heterofermentatiivinen, aromianeet (keskellä)

4 Lactobacillus plantarum homofermentatiivinen, maitohappo (lopussa)

Hedelmäfermentaatiot (viini)

Hedelmäfermentaatiot (viini)

Viljafermentaatio (leipä)

Viljafermentaatio (olut)

Viljalajifermentaatio (olut)

FermentoidutkauratuotteetKaura jauho

vettäamylaasit

’kauramaito’

keitä

viileä

bakteereja

inkuboi 37°C

viileä pakattu

Säilörehu

Säilörehu

Salamiliha jauhetta

makkara täytetty

2,5-4,5% suolamausteet 1%

kypsänyys 15-90 p. 15-25°C

kuivaus monta viikot 15-25°C

Lactobacillus sp.Pediococcus acidilactici.

Micrococcus sp.Debaryomyces hansenii

AVAINSANAT

• Sisäiset ja ulkonaiset seikat• Pilaantuminen• Mykotoksiineja• Bakteeritoksiineja• Mikrobien hallinta• Elintarvikeperäiset

sairaudet

• Fermentoidut elintarvikkeet• Maitotuotteet: jogurtti,

viili, kefir, juusto• Probioottituotteet• Kasviaineet: hapankaali,

viini, olut, leipä, säilörehu• Salami