Zastosowanie bakterii mlekowych w technologii produkcji żywności pochodzenia roślinnego.pdf

(244 KB) Pobierz
103134871 UNPDF
Zastosowanie bakterii mlekowych w technologii produkcji żywności pochodzenia roślinnego
Przemysł:
Przemysł owocowo-warzywny
Przemysł zbożowy
Przemysł koncentratów spożywczych
Przemysł fermentacyjny
Przemysł owocowo-warzywny
Kultury bakterii mlekowych, stosowane w przemyśle owocowo-warzywnym są głównie wykorzystywane
w kiszeniu warzyw, chociaż w kuchni staropolskiej kiszono również niektóre owoce (jabłka, śliwki).
Ich zastosowanie gwarantuje otrzymanie produktów o:
- wysokiej wartości odżywczej (wysokiej zawartości witamin i składników mineralnych),
- powtarzalnych cechach sensorycznych (nowy rodzaj produktu).
Stosowane kultury bakterii mlekowych:
- Lactobacillus plantarum, Lb. pentosus, Lb. bavaricus, Lb. xylosus, Lb. brevis, Lb. fermentum ,
- Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris ,
- Pediococcus acidilactici
- Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris
Minimum cukrowe:
najmniejsza ilość cukru w suchej masie surowca pozwalająca na otrzymanie w procesie fermentacji mlekowej
takiej ilości kwasu, że pH obniża się do co najmniej 4,2, które gwarantuje trwałość produktu (hamuje rozwój
bakterii gnilnych i masłowych).
Poza zahamowaniem rozwoju lub zabiciem drobnoustrojów, również jest ważne:
zahamowanie procesów oddechowych w tkankach,
enzymatycznych oksydacyjnych procesów tkankowych, powodujących np. utlenianie się witaminy C lub
brunatnienie powierzchniowe,
hydrolitycznych procesów enzymatycznych, będących powodem nadmiernego mięknienia, rozpadu tkanek
i niepożądanych zmian smakowo-zapachowych.
Kapusta kiszona (kwaszona):
kiszeniu poddaje się poszatkowane liście kapusty głowiastej białej (w niektórych regionach kraju – całe główki kapusty),
dokładnie ubite (usunięcie powietrza, by stworzyć warunki beztlenowe), z dodatkiem soli kuchennej (2 – 3 %) i
dodatków smakowych (marchew, liście chrzanu, wiśni, dębu).
Znaczenie soli i dodatków przy kiszeniu kapusty:
- sól: ułatwia wydzielanie soku z poszatkowanej kapusty (na skutek ciśnienia osmotycznego), selekcjonuje obecne
mikroorganizmy, ma wpływ na tworzenie smaku i zapachu produktu;
- dodatki: ułatwiają odpowiednio ukierunkować proces fermentacji, nadają odpowiedni smak i zapach, taniny
i fitoncydy z liści dębu, chrzanu czy czosnku selekcjonują mikroflorę.
Etapy fermentacji kapusty:
- pierwsze 5 - 10 dni (20 o C) – stopniowe obniżanie pH od obojętnego do 4,0; początkowo rozwój LAB i innej
mikroflory (drożdże, coli, przetrwalnikujące tlenowce), później tylko LAB heterofermentatywnych (głównie
Leuconostoc mesenteroides )
- następne 10 - 16 dni (kilkanaście o C) – stopniowy spadek pH do 3,4 - 3,5; rozwój LAB heterofermentatywnych
(głównie Lactobacillus plantarum, Lb. brevis ) i pseudomlekowych ( Pediococcus cerevisiae, póżniej Lb.
pentoaceticus )
- obniżenie temp. do 10 o C – dojrzewanie i przechowywanie; tworzenie cech sensorycznych
Skład chemiczny kiszonej kapusty:
- kwas mlekowy 1,5 - 1,8%
- kwas octowy 0,3%
- etanol 0,4%
- pH 3,4 – 3,5
Charakterystyka kiszonej kapusty w 1 i 23 dniu fermentacji w temp. 19 o C:
1 dzień 23 dzień
6,18
3,41
Kwas mlekowy [g/kg]
0,38
12,45
Kwas octowy [g/kg]
0,03
3,07
Cukry redukujące [g/kg] 38,0
5,8
Sucha substancja [%]
9,1
8,3
NaCl [g/kg]
17,4
17,5
Ześluzowacenie kiszonej kapusty:
- zbyt wysoka temperatura przechowywania
- nadmierny rozwój Leuconostoc mesenteroides
Ogórki kiszone (kwaszone):
- są kiszone w całości, po zalaniu roztworem soli
- stężenie soli w solance zależy m.in. od masy ogórków, zazwyczaj ok. 8% NaCl (zawartość soli w soku i w ogórkach
kiszonych powinna wynosić 2 – 3%)
Dlaczego tyle soli do kiszenia ogórków?
- ogórki zawierają dużo wody
- powierzchnia ogórków jest silnie zanieczyszczona mikroflora z gleby:
mikroflory tlenowej może być 5 x 10 6 j.t.k./g,
liczba Enterobacteriaceae - 1 x 10 6 j.t.k./g,
pałeczek mlekowych zaledwie 5 x 10 3 j.t.k./g
Etapy fermentacji ogórków kiszonych:
1. rozwój Enterobacter – wytwarzanie gazów (H 2 i CO 2 )
2. wytwarzanie etanolu i CO 2
3. rozwój heterofermentatywnych LAB (najpierw Leuconostoc mesenteroides , potem Lb. plantarum,
Lb. brevis )
Cechy sensoryczne gotowego produktu zależą od przebiegu fermentacji (są kłopoty ze stosowaniem czystych kultur
bakteryjnych)
Mięknięcie i puste przestrzenie w kiszonych ogórkach: na skutek rozwoju Bacillus (przetrwalnikujące, tlenowe, o
zdolnościach rozkładania związków pektynowych)
Inne kiszone warzywa lub owoce:
- sojowe: sos sojowy, miso,
- liście winogron, oliwki,
- herbata, kakao, kawa,
pH
Zielone oliwki:
- fermentacja mlekowa oliwek przebiega podobnie jak fermentacja ogórków:
1. Wstępne potraktowanie ługiem (1,3 – 2,6% NaOH) przez 5 – 7 godz. w celu hydrolizy i usunięcia gorzkich składników
fenolowych
2. Zalanie solanką i spontaniczna fermentacja mlekowa do osiągnięcia pH < 4,0
3. Po zakończeniu fermentacji, zwiększenie stężenia soli w zalewie do 8% w celu utrwalenia produktu
Zielone oliwki w zalewie: dominująca mikroflora kwasząca: Lactobacillus plantarum
Istnieje również możliwość produkcji soków warzywnych lub owocowych fermentowanych przez bakterie
mlekowe, w tym szczepy probiotyczne.
Korzyścią z kontrolowanej fermentacji mlekowej jest obniżenie poziomu azotanów(V) oraz biogennych amin w
kiszonkach
Aminy biogenne: Wiele LAB wytwarza dekarbokzylazę aminokwasową, która w warunkach beztlenowych
powoduje powstawanie termostabilnych amin o nieprzyjemnym zapachu, m.in. tyraminy, histamin y, putrescyny,
kadaweryny.
Obecność tych biogennych amin uważana jest za przyczynę reakcji alergicznych lub zatruć pokarmowych u ludzi.
Wyselekcjonowane szczepy LAB stosowane jako składniki przemysłowych kultur starterowych charakteryzują się
bardzo słabym lub brakiem wytwarzania amin biogennych.
Zepsucia powodowane przez LAB:
odsetek izolatów stwierdzanych w sałatkach
Lb. curvatus 2%
Lb. lactis 2%
Lb. fermentum 4%
Lb. plantarum 7%
Lb. paracasei 11%
Leuc. mesenteroides 16%
Lb. brevis 22%
inne LAB 36%
LAB stanowią taki sam odsetek, co bakterie psychrotrofowe !
Przemysł zbożowy
W Polsce podstawową grupą pieczywa jest pieczywo z udziałem mąki żytniej, którego technologia uważana jest za
bardzo pracochłonną, gdyż wymagającą ukwaszenia ciasta, co najlepiej uzyskuje się przy udziale odpowiednio dobranych
bakterii fermentacji mlekowej, homofermentatywnych lub heterofermentatywnych, oraz drożdży.
Fermentacja mlekowa w produkcji ciast:
Kultury bakterii mlekowych biorą udział w fermentacji mlekowej zakwasów na ciasto żytnie i mieszane.
Smak, aromat i struktura ciasta otrzymuje się w wyniku fermentacji alkoholowej i mlekowej.
LAB zużywają glukozę, sacharozę, maltozę, obniżając pH ciasta (zakwaszając je)
Dokładniej:
Wytworzone podczas fermentacji mlekowej (homofermentatywnej lub heterofermentatywnej) kwasy organiczne (głównie
mlekowy i octowy) oraz CO 2 wpływają na powstanie właściwej struktury i cech smakowo-zapachowych ciasta
(kwas mlekowy i octowy) oraz działają regulująco na układ amylazowo-skrobiowy, co ułatwia standaryzację
produkcji chleba m.in. pod względem smakowym i zapachowym.
Dzięki temu kultury bakterii mlekowych nadają mące odpowiednie cechy wypiekowe oraz zapewniają prawidłowy
przebieg i stabilność fermentacji ciasta.
Zapewniają właściwy kierunek fermentacji i powtarzalną, wysoką jakość i trwałość pieczywa, dzięki ograniczaniu
wzrostu mikroflory niepożądanej pochodzącej z mąki i pomocniczych surowców.
Zwiększają biodostępność składników mineralnych poprzez rozkład fitynianów
Wykorzystanie kultur bakterii mlekowych o zdolnościach proteolitycznych ma wpływ na cechy lepkosprężyste ciasta,
gdyż szczepy proteolityczne powodują wzrost lepkości ciasta oraz zwięzłości miękiszu.
Dobór właściwej kultury bakterii mlekowych (najlepiej w postaci czystej kultury starterowej) oraz sposób dojrzewania
ciasta ma wpływ na objętość i porowatość miękiszu chleba.
Zakwas chlebowy zazwyczaj zawiera: LAB - około 10 7 - 10 11 j.t.k./g oraz drożdży - około 10 5 – 10 7 j.t.k./g
Stosowanie wyselekcjonowanych bakterii mlekowych (w tym szczepów probiotycznych) do przeprowadzenia
fermentacji hamuje rozwój obcej mikroflory (głównie pleśni) oraz eliminuje się lub obniża się zawartość
związków o działaniu rakotwórczym (azotanów, azotynów, toksyn pleśniowych), enzymów odpowiedzialnych za
przekształcenie prokancerogenów w kancerogeny (beta-glukouronidaz, azoreduktaz, nitroreduktaz).
Szczególną rolę w regulowaniu funkcjonowania przewodu pokarmowego człowieka, a przez to zapobieganiu
chorobom nowotworowym, przypisuje się nagromadzonemu w pieczywie kwasowi L(+) mlekowemu
wytwarzanemu przez bakterie podczas fermentacji mlekowej.
Można wyróżnić kilka grup kultur starterowych oferowanych dla przemysłu piekarniczego:
monokultury bakterii mlekowych (homofermentatywnych lub heterofermentatywnych)
kultury mieszane różnych gatunków bakterii mlekowych
kultury mieszane bakterii mlekowych i drożdży
Mikroflora typowego zakwasu:
Bakterie homofermentatywne: Lactobacillus acidophilus, Lb. farciminis, Lb. plantarum, Lb. delbrueckii subsp.
delbrueckii , Lb. amylovorus
Bakterie względnie heterofermentatywne: Lactobacillus plantarum, Lb. casei, Lb. rhamnosus, Lb. lactis subsp. lactis
Bakterie bezwzględnie heterofermentatywne: Lactobacillus sanfranciscensis (Lb. brevis var . lindneri, Lb. sanfrancisco),
Lb. brevis, Lb. buchneri, Lb. fermentum, Lb. fructivorans, Lb. pontis, Lb. reuteri, Lb. johnsonii, Lb. alimentarius,
Lb. frumenti
Drożdże: Candida crusei, Pichia saitoi, Saccharomyces cerevisiae, C. milleri (Torulopsis holmii)
Istnieje udokumentowana symbioza pomiędzy C. milleri i Lb. sanfranciscensis (poprzednio Lb. sanfrancisco,
identycznym do Lb. brevis var. lindneri ).
Po raz pierwszy opisali to Kline i Sugihar dla ciasta na zakwasie przeznaczonego na bagietki produkowane w San
Francisco. Później podobne zależności stwierdzono w innych zakwasach, takich jak niemieckich zaczynach na
zakwasie. Istotnym czynnikiem w tej symbiozie jest silna preferencja bakterii pałeczek mlekowych wobec
maltozy. Lb. sanfranciscensis wykorzystują tylko maltozę, zaś uwolniona przy tym glukoza jest asymilowana
przez drożdże C. milleri , które są niezdolne do asymilowania maltozy.
Monokultury bakterii mlekowych służą do fermentacji zaczynów z mąki żytniej oraz do fermentacji mąki
pszennej.
Bakterie mlekowe heterofermentatywne nadają pieczywu wyrazisty smak, podczas gdy bakterie typu
homofermentatywnego kształtują łagodny smak pieczywa pszennego.
Proces wypieku można podzielić na cztery etapy:
(1) aktywności enzymów (30-70°C)
(2) żelowanie skrobi (55°C do < 90°C)
(3) odparowanie wody
(4) brązowienie i tworzenie aromatu.
Głównym celem zastosowania szczepów probiotycznych w piekarstwie jest wykorzystanie ich pozytywnego wpływu na
organizm człowieka. Aby produkt mógł być uznany za probiotyczny, do jego produkcji musi być użyty szczep o
udowodnionych właściwościach prozdrowotnych, np.: Lb. casei Shirota, Pediococcus acidilactici CNCM,
Propionibacterium freudenreichii subsp . freudenreichii JS, Lb. acidophilus La-5, NCFM, CK120, Bifidobacterium
animalis subsp . lactis BB12, FK120, LKM512, DR10, BB536, SBT29-28 , Lb. plantarum 299v, ATCC8014,
Lactococcus lactis subsp . lactis L1A
Barszcz biały, żurek, kiszony z mąki żytniej (z dodatkiem lub bez otrąb), z dodatkiem czosnku
Przemysł koncentratów spożywczych
Udział LAB w fermentacji kawy, kakao
Fermentowane produkty sojowe, np. sos sojowy, miso
Kakao:
- LAB biorą udział w początkowym etapie fermentacji ziaren kakaowca, czemu sprzyja wysoka zawartość cukrów i
niskie pH
- liczba LAB może wówczas sięgać 10 7 j.t.k./g
- LAB wytwarzają znaczne ilości enzymów hydrolitycznych: inwertaz, glikozydaz, proteaz
- dominują LAB homofermentatywne
- w efekcie fermentacji powstają prekursory składników zapachowych i smakowych tworzonych podczas późniejszego
suszenia i prażenia ziaren kakaowca
Kawa:
- owoce kawy początkowo moczy się w wodzie i przez 12 – 60 godz. poddaje fermentacji (co umożliwia oddzielenie
warstwy ochronnej otaczającej ziarna kawy)
- w fermentacji udział biorą również LAB
Sos sojowy:
- mikrobiologia produkcji sosy sojowego nie jest do końca zbadana,
- wiadomo, że w początkowym etapie halofilne Pediococcus halophilus (i być może także inne LAB) przeważają i
obniżają pH, wytwarzając kwas mlekowy
- dopiero później do głosu dochodzą drożdże.
Miso:
- to fermentowana pasta sojowa lub ryżowa lub jęczmienna
- fermentacja zachodzi z udziałem osmofilnych drożdży i bakterii mlekowych (w tym Pediococcus, Streptococcus )
Przemysł fermentacyjny
fermentacja jabłkowo-mlekowa w winiarstwie
biologiczne zakwaszanie zacieru w piwowarstwie
Winiarstwo:
Bakterie mlekowe biorą udział w fermentacji jabłkowo-mlekowej, decydującej o cechach smakowo zapachowych
wina oraz jego barwie.
Fermentacja jabłkowo-mlekowa polega na przekształceniu kwasu jabłkowego w kwas mlekowy, przez co
zmniejsza się kwasowość wina i staje się ono bardziej stabilne.
Wtórna fermentacja win zachodzi zwykle spontanicznie, jednak zastosowanie wyselekcjonowanych kultur
starterowych bakterii mlekowych powoduje, że proces ten jest kontrolowany.
Fermentacja jabłkowo-mlekowa wina to przekształcenie kwasu L(-) jabłkowego w kwas mlekowy (L-) lub D(-)
oraz ditlenek węgla.
Bakterie mlekowe są zdolne przekształcać wyłącznie L(-) kwas jabłkowy.
kwas jabłkowy -> kwas mlekowy + ditlenek węgla
COOH-H 2 OC-H 2 C-COOH -> CH 3 -CHOH-COOH + CO 2
Fermentacja jabłkowo-mlekowa prowadzona jest przede wszystkim przez bakterie rodzajów:
- Oenococcus,
- Lactobacillus,
- Leuconostoc,
- Pediococcus.
Fermentacja jabłkowo-mlekowa powoduje, że wina stają się mniej kwaśne, bardziej zharmonizowane, aksamitne,
o bardziej złożonym zapachu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin