FERMENTACJA MLEKOWA

FERMENTACJA MLEKOWA
Lactobacillus
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
niejednorodna diagnostycznie grupa mikroorganizmów –
cecha wspólna beztlenowa fermentacja mlekowa
G+ ziarniaki – rodzaje Streptococcus, Lactococcus,
Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus
G+ nie przetrwalnikujące pałeczki, regularne – rodzaj
Lactobacillus
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
G+, nie przetrwalnikujące pałeczki, nieregularne – rodzaj
Bifidobacterium
produkują zależnie od gatunku od 0,6 do 3% kwasu
mlekowego
różnią się tolerancją na niskie pH środowiska, optymalną
temperaturą rozwoju, sposobem metabolizowania cukrów
oraz środowiskiem bytowania
środowisko bytowania – mleko, rośliny, błony śluzowe
oraz przewód pokarmowy człowieka i zwierząt
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
PODZIAŁ
ZE WZGLĘDU NA OPTYMALNE TEMP. ROZWOJU
ORAZ INTENSYWNOŚĆ KWASZENIA
MEZOFILE
20 – 280C,
1.5% kwasu mlekowego
Lactococcus lactis
Lactobacillus casei
Leukonostoc
TERMOFILE
40 – 450C,
do 3% kwasu mlekowego
Lactobacillus delbrueckii
Streptococcus thermophilus
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
PODZIAŁ
ZE WZGLĘDU NA SZLAKI PRZEMIAN CUKRÓW
HOMOFERMENTATYWNE
KWAS MLEKOWY
Lactococcus lactis
Lactobacillus delbrueckii
HETEROFERMENTATYWNE
KWAS MLEKOWY
ETANOL lub KWAS
OCTOWY i CO2
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus fermentum
Leuconostoc
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
LOTNE METABOLITY
Bakterie mlekowe produkują wiele związków nadających wyrobom
fermentowanym specyficzny, identyfikujący je aromat. Do najważniejszych
związków lotnych należą:
DIACETYL (CH3COCOCH3) – podstawowy składnik aromatu masła,
śmietany, serów twarogowych i innych napojów mlecznych fermentowanych;
niekorzystny w takich wyrobach fermentowanych jak piwo, wino czy
fermentowane wędliny. Tworzony jest (Lactococcus lactis ssp. diacetylactis,
Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, wiele bakterii z rodzaju
Lactobacillus) z pirogronianu powstajacego w wyniku fermentacji cytrynianów
zawartych w mleku.
ALDEHYD OCTOWY (podstawowy składnik aromatu jogurtu)
KWAS OCTOWY
ALKOHOL ETYLOWY (charakterystyczny dla kefiru i kumysu)
KWAS PROPIONOWY
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
LOTNE METABOLITY
KWAS MRÓWKOWY
LOTNE KWASY TŁUSZCZOWE
ESTRY
Wszystkie wymienione substancje w odpowiednich proporcjach
ilościowych są niezbędne, aby nadać produktom
fermentowanym pełny i typowy aromat.
Leuconostoc mesenteroides
BAKTERIE FERMENTACJI MLEKOWEJ
PRZEMYSŁOWE WYKORZYSTANIE
Szczepionki (kultury starterowe) – specjalnie dobrane
szczepy bakterii fermentacji mlekowej, jeden lub
kilkanaście szczepów różnych gatunków, wytwarzane w
dwóch wariantach:
• przeznaczone do bezpośredniego zaszczepienia mleka w
zbiornikach fermentacyjnych lub wannach serowarskich
• kultury przeznaczone do zaszczepienia mleka w tzw.
mateczniku (produkcja zakwasu roboczego, namnożenie
bakterii)
PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY
Fermentacja mleka
Fermentacja surowców roślinnych (kiszonki, pasze, produkty regionalne)
Fermentacja pieczywa
Fermentacja mięsa i ryb
Napoje typu „bio”
PRZEMYSŁ FARMACEUTYCZNY
Dekstran
Szczepionki
Preparaty probiotyczne
ZSIADŁE MLEKO
Powstaje w wyniku samorzutnej fermentacji wywołanej przez
paciorkowce Streptococcus lactis, w temperaturze pokojowej (18-20°C).
W zbyt wysokiej temperaturze, w mleku nie zabezpieczonym przed
zakażeniem z powietrza rozwija się grzyb Oospora lactis odkwaszający
mleko lub utrudniający właściwe ukwaszenie.
W zbyt niskiej temperaturze przewagę uzyskują z kolei bakterie gnilne –
zepsucie się mleka.
Napoje mleczne regionalne z fermentacją w temp.
do 35°C to tatrzańska „żentyca”,
oraz z dodatkiem podpuszczki bawarski „boasmilch”
i siedmiogrodzki „sostej”.
INNE MLECZNE NAPOJE FERMENTOWANE
JOGURT – Streptococcus termophilus oraz Lactobacillus delbruecki
spp. bulgaricus
S. termophilus
L. bulgaricus
KEFIR – grzybki kefirowe lub szczepionka kefirowa
„BIO” NAPOJE –
Lactobacillus acidophilus,
Bifidobacterium sp.
oraz inne bakterie
fermentacji mlekowej
L. acidophilus
Ziarna kefirowe
FERMENTOWANE WYROBY MLECZARSKIE
MASŁO, ŚMIETANA, SERY DOJRZEWAJĄCE MIĘKKIE I
PÓŁTWARDE (Z OCZKOWANIEM)
Lactococcus lactis,
Lactococcus cremoris,
Lactobacillus helveticus
Streptococcus diacetylactis
Leuconostoc mesenteroides
FERMENTOWANE WYROBY MLECZARSKIE
SERY MIĘKKIE TWAROGOWE –
Lactobacillus acidophilus,
Bifidobacterium sp.
I inne bakterie fermentacji mlekowej
SERY TWARDE TYPU SZWAJCARSKIEGO –
Lactococcus delbrueckii spp. lactis,
Lactococcus delbrueckii ssp. bulgaricus,
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Bakterie propionowe: Propionibacterium sheranii
lub Lactobacillus bulgaricusi
Propionibacterium freudenreichii
Drożdże Candida
FERMENTOWANE SUROWCE ROŚLINNE
Utrwalanie surowców roślinnych na drodze fermentacji
było już stosowane w czasach starożytnych, szczególnie
na Dalekim Wschodzie.
Spadek pH do wartości 4.2 gwarantuje trwałe
zakonserwowanie surowca roślinnego.
Początkowo fermentację prowadzono w gospodarstwach
domowych lub na małą skalę w małych przetwórniach.
Obecnie jest ona ważnym działem przetwórstwa
żywności.
FERMENTOWANE SUROWCE ROŚLINNE
Kiszona kapusta (Leuconostoc mesenteroides,Lactobacillus brevis,
Lactobacillus plantarum, Pediococcus damnosus).
Kiszone ogórki (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis i
Pediococcus).
Kiszonki paszowe (liście buraków cukrowych, kukurydzy, ziemniaki,
trawa – Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus
brevis, Lactobacillus buchneri).
W mniejszym stopniu kisi się oliwki, buraki, kalafiory, marchew,
seler, cebulę, paprykę, zielone pomidory oraz soki warzywne.
FERMENTACJA MIĘSA
Wędliny fermentowane produkowane są z różnego
rodzaju mięsa, tłuszczu zmieszanego z solą, z
dodatkiem substancji peklujących i ziół oraz
poddane fermentacji
Produkty rozkładu sacharydów (kwas mlekowy i małe ilości
kwasu octowego) nadają kiełbasom ich typowy ostry posmak,
który dominuje w niesuszonych i półsuchych kiełbasach
(dojrzewanie kilka dni). Im dłuższy czas dojrzewania tym
wyższa aktywność niemlekowych mikroorganizmów.
W obecności tlenu pleśnie i drożdże mogą porastać
powierzchnię wędlin tworząc nie tylko dodatkowe składniki
aromatu, lecz także izolując dostęp tlenu (warstwa pleśni) i
stwarzając specyficzny mikroklimat wewnątrz kiełbasy.
FERMENTACJA PIECZYWA
Produkcja pieczywa w oparciu o proces fermentacji daje ciastu trwałe
spulchnienie, bakterie ponadto uczestniczą w powstawaniu wielu
związków będących prekursorami substancji, które tworzą się podczas
wypieku i nadają pieczywu typowy smak i aromat.
Typowe szczepionki piekarskie zawierają:
Lactobacillus plantarum
Lactobacilus brevis
Lactobacillus fermentum
Lactobacillus leichmani
Lactobacillus sanfranciscensis (rozkłada maltozę)
Saccharomyces cerevisiae (dodawane w celu odpowiedniego spulchnienia
pieczywa, w stosunku do bakterii kwasu mlekowego 1: 100).
PRODUKCJA KWASU MLEKOWEGO
Produkcja przemysłowa kwasu mlekowego metodą biologiczną
rozpoczęła się w latach 80-tych XIX wieku (w USA).
Wybór surowca zależy od stosowanych szczepów, ale także
dostępności i ceny surowca. Najczęściej stosuje się melasę
buraczaną lub trzcinową, serwatkę i ługi posiarczynowe.
Stosowane gatunki to najczęściej: Lactobacillus delbrueckii,
Lactobacillus casei, Lactobacillus leichmanii,Lactobacillus pentosus,
Streptococcus lactis.
L. delbrueckii
PRODUKCJA DEKSTRANU
POLISACHARYD (D-GLUKOZY) – produkowany głównie przez
Leuconostoc mesenteroides, stosowany jest jako płyn infuzyjny
zastępujący osocze krwi (od 50 lat). Stanowi ponad to surowiec do
produkcji materiałów chromatograficznych tzw. żeli dekstranowych
(Sephadex)
PRODUKCJA NIZYNY
POLIPEPTYD ZŁOŻONY Z 34 AMINOKWASÓW produkowany przez
Lactococcus lactis. Nizyna hamuje rozwój bakterii G+ w tym również
przetrwalnikujących z rodzajów Clostridium i Bacillus.
W wielu krajach stosowana jest jako konserwant żywności, w Polsce
jest dopuszczona do konserwowania serów dojrzewających i
topionych w dawce maksymalnej 100 mg / kg produktu.
PREPARATY PROBIOTYCZNE
PROBIOTYKI to pojedyncze lub mieszane kultury żywych
mikroorganizmów, które podawane człowiekowi lub zwierzętom
wywierają na ich organizmy korzystny wpływ.
Ich działanie polega na utrzymywaniu właściwej równowagi mikroflory
zasiedlającej organizm człowieka.
W przypadku autochtonicznej mikroflory jelitowej dominującym ilościowo
jest rodzaj Bacteroides oraz Bifidobacterium i Lactobacillus.
Mikroflora allochtoniczna, czyli przejściowa, w tym także
chorobotwórcza, rywalizuje o miejsce bytowania i w niektórych
sytuacjach (np. po kuracji antybiotykowej) wypiera prawidłowe
mikroorganizmy.
Podawanie preparatów probiotycznych
pozwala przywrócić naturalną (autochtoniczną)
mikroflorę.
L.acidophilus
PREPARATY PROBIOTYCZNE
WŁAŚCIWOŚCI
Antagonizm w stosunku do drobnoustrojów chorobotwórczych
Tworzenie lub rekonstrukcja zrównoważonej mikroflory autochtonicznej
człowieka
Wzrost odporności człowieka na kolonizację przez mikroflorę
allochtoniczną, a szczególnie chorobotwórczą
Zdolność obniżania poziomu cholesterolu we krwi
Asymilacja lub unieczynnianie związków toksycznych i rakotwórczych
Hamowanie aktywności kancerogennej mikroflory fekalnej
Niespecyficzna stymulacja systemu immunologicznego człowieka
Zmniejszenie skutków defektu laktozowego
Poprawa wartości odżywczych i dietetycznych żywności fermentowanej