Ugrás a tartalomhoz

Élelmiszer-mikrobiológia

Deák Tibor, Kiskó Gabriella, Maráz Anna, Mohácsiné Farkas Csilla

Mezőgazda Kiadó

Tejsavasan erjesztett élelmiszerek

Tejsavasan erjesztett élelmiszerek

A legősibb eredetű, mindmáig a legnagyobb mennyiségben és a legszélesebb termékválasztékban készülő erjesztett élelmiszerek, amelyek közt megtalálhatók mindennapi táplálékaink (fermentált tej, hús, zöldség- és gabonafélék). Döntő mértékben a különböző tejsavbaktériumok termékei, de az erjesztésben gyakran más mikroorganizmusok is közreműködnek.

A tejsavas erjedés mikrobiológiája

A tejsavas erjedés a tejsavbaktériumok jellemző anyagcsere-folyamata. A tejsavbaktériumok Gram-pozitív, oxidáz és kataláz negatív, pálcika vagy kokkusz alakú, nem spórázó baktériumok (3.2.5.). A tejsavbaktériumok a különböző szénhidrátokat (elsősorban a glükózt és a laktózt) anaerob úton tejsavvá bontják. A keletkező tejsav a termék pH-ját a savas tartományig csökkenti, amit a tejsavbaktérium fajok is különböző mértékben tolerálnak, viszont sok más baktérium (köztük kórokozók), nem visel el. A tejsavasan erjesztett élelmiszerek esetében a következő nemzetségekhez tartozó fajok játsszák a kulcsszerepet: Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Pediococcus, Oenococcus és Carnobacterium. Meg kell még említeni a tejsavbaktériumokhoz közelálló, probiotikus hatású Bifidobacterium fajokat is.

A legfontosabb tejsavasan erjesztett élelmiszerekről és a jellemző tejsavbaktériumokról ad áttekintést a 6.1. táblázat.

6.1. táblázat - A tejsavasan erjesztett élelmiszerek típusai és a jellemző mikroorganizmusok

Termék

Baktériumok

Tejtermékek

Joghurt

Kefír

Kemény és félkemény sajtok

Lágy sajtok

Vaj

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis

Lactobacillus kefir, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactobacillus bul- garicus, Lactobacillus helveticus Propionibacterium spp

Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Brevibacterium spp

Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lac- tis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides

Húskészítmények

Leuconostoc carnosum, Leuconostoc gelidum, Carnobacterium divergens, Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus sakei

Marinált halak

Lactobacillus alimentarius, Carnobacterium piscicola

Fermentált zöldségfélék

Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei, Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides

Savanyú kovászos kenyér

Lactobacillus fermentum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sanfrascincensis, Lactobacillus reuteri

Bor malolaktikus fermentációja

Oenococcus oenos


A tejsavbaktériumok energiaforrásai a szénhidrátok, amelyeket mind aerob, mind anaerob körülmények között tejsavasan erjesztenek (obligát erjesztők). Jóllehet kataláz-negatívok, azonban az oxigént elviselik, ún. aerotoleráns baktériumok. Tápanyagigényük összetett, számtalan aminosavat, vitamint és nukleotidokat igényelnek a szaporodásukhoz; csak glükózt és szervetlen sókat tartalmazó, ún. minimál táptalajon nem képesek szaporodni. A fehérjét, mint nitrogénforrást csak azok a fajok tudják lebontani, amelyek sejtfalhoz kötött proteázt termelnek. A hidrolizált fehérjetermékeket azonban a proteáz-negatív tejsavbaktériumok is hasznosítják, ezért ilyen körülmények között (pl. tejben) a tejsavbaktériumok jellegzetes kommenzalista asszociációja alakul ki.

A tejsavbaktériumok lebontó anyagcseréjük alapján homofermentatív (homolaktikus) vagy heterofermentatív (heterolaktikus) csoportba tartoznak. Az előbbieknél a glikolízisben keletkező piruvát a laktát-dehidrogenáz enzim segítségével teljes mértékben tejsavvá redukálódik, az utóbbiaknál a tejsav mellett ekvimoláris mennyiségben CO2 és etanol (kisebb mennyiségben acetát, formát és glicerin) keletkezik. A legtöbb Lactobacillus faj és a Lactococcus, Streptococcus és Pediococcus fajok homofermentatívek, néhány Lactobacillus (pl. Lb. brevis, Lb. fermentum, Lb. viridescens) ésa Leuconostoc fajok heterofermentatív anyagcserét folytatnak. A tejtermékek fermentációjában különleges szerep jut az aromaképző tejsavbaktériumoknak. Ezek a nem-szénhidrát komponenseket aromaanyagokká alakítják át. Ilyen például a citrát piruváttá, majd pedig diacetillé történő konverziója, amire a Lc. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, a Str. salivarius subsp. thermophilus és a Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus törzsek képesek. A citromsavbontás végterméke diacetil, ami azonban a citrát elfogyása után tovább redukálódik acetoinná. Ennek következtében az optimálisnál hosszabb erjesztés az aromaképzés csökkenésével jár. A Lb. delbruekii subsp. bulgaricus törzsek treoninból is képesek acetaldehidet létrehozni a treoninaldoláz enzim segítségével. A nyálkaképző tejsavbaktériumok extracelluláris poliszacharidokat termelnek, amelyek a közegben felszaporodva jellegzetes nyálkás konzisztenciát alakítanak ki. Ez különösen a joghurt és a kefir állagának kialakításában fontos.

Hőmérsékleti igény szempontjából a tejsavbaktériumok mezofil és termofil csoportjait különítjük el. A mezofil tejsavbaktériumok, amelyeknek a sajtok, erjesztett zöldségek, hústermékek előállításában van nagy jelentőségük, szaporodási optimuma 25–30 °C között van (pl. Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Pediococcus fajok). Atermofil tejsavbaktériumokszaporodási optimuma 37–42 °C közötti (pl. Str. salivarius subsp. thermophilus,Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. helveticus), ezeket a joghurt és bizonyos sajtok (pl. ementáli) előállításánál használják fel.

Erjesztett tejtermékek

A sajtok, a joghurt és a kefir közismerten erjesztett tejtermék, de tejsavas erjesztés szerepel a vaj, a tejföl, a tejszín és más tejtermékek előállításában is. A tej egykor spontán tejsavas erjedését (pl. aludttej) az iparban már régóta felváltotta a szabályozott, irányított erjesztés, amelyhez tejsavbaktériumok tiszta tenyészeteit, ún. starterkultúrákat használnak. Főleg a sajtok érlelésében más baktériumok és gombák is részt vesznek; ezeket is tiszta tenyészetekben alkalmazzák.

Tejipari starterkultúrák

Állandóan jó minőségű, biztonságos, erjesztett tejtermékek előállításához jól jellemzett, genetikailag stabil törzseket, ún. oltó- vagy indítótenyészeteket, más néven starterkultúrákat (röviden kultúrákat) használnak. Már az ipari szintű gyártási technológiák kifejlesztése előtt is jellemző gyakorlat volt, hogy a tejet az előző erjesztési folyamatban keletkezett mikrobatömeggel oltották be, amelyet többnyire tejben igyekeztek is fenntartani. A starterkultúrák egy vagy több tejsavbaktérium keverékét tartalmazzák meghatározott arányban. Bizonyos termékek esetében nem-tejsavbaktériumokat is tartalmaz az indító tenyészet. Esetenként az utóbbiakat külön tenyészetként adagolják. A mezofil starterek esetében, ha egyetlen törzsből áll az indítótenyészet, akkor az többnyire a Lc. lactis subsp. cremoris, vagy a Lc. lactis subsp. lactis, illetve utóbbinak az aromaképző változata, a biovar. diacetylactis. Kevert tenyészetek esetében ezekhez legtöbbször a Ln. mesenteroides subsp. cremoris, vagy a Ln. lactis törzseit adagolják. Az egyes tejtermékek jellegének megfelelően fejlesztették ki az ipari starterkultúrákat, amelyek jellemző példáit a 6.2. táblázat tartalmazza.

6.2. táblázat - Erjesztett tejtermékek és az előállításukhoz alkalmazott mikroorganizmusok

Termék

Starter

Kísérő mikroba

Joghurt

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus

 

Savanyú („Acidophilus”) tej

Lactobacillus acidophilus

 

AB típusú probiotikus joghurt

Lactobacillus acidophilus

Bifidobacterium bifidum/ Bif. longum

ABT típusú probiotikus joghurt

Lactobacillus acidophilus

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus

Bifidobacterium bifidum/ Bif. longum

Kefír

Lactococcus lactis,

Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus, Lb. kefiri,

Lb. parakefiri,

Lb. kefiranofaciens

Acetobacter sp. Kluyveromyces marxianus Saccharomyces cerevisiae Candida kefir

Vaj, tejföl

Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis,

Lactococcus lactis subsp. cremoris

 

Gomolyasajt

Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis,

Lactococcus lactis subsp. cremoris Leuconostoc spp.

 

Emmentáli típusú (svájci) sajtok

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lb. bulgaricus

Lb. helveticus

Propionibacterium shermanii

Pr. freundenreichii

Rokfort típusú (kék) sajtok

Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc spp.

Penicillium rocqueforti Pen. glaucum

Camembert/brie sajtok

Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis,

Lactococcus lactis subsp. cremoris

Penicillium camemberti Pen. candidum

Pen. caseicolum


Az erjesztett tejtermékek gyártásának mikrobiológiailag legkritikusabb folyamata a kultúrakészítés. A tenyészetnek csak a starter törzseket szabad tartalmaznia és fontos, hogy a tenyészet életerős legyen, azaz a baktériumok exponenciális szaporodási fázisban legyenek.

A starterkultúrákat friss tenyészetként, fagyasztva-szárítva (liofilezve) vagy folyékony nitrogénben tartósítva hozzák forgalomba. A kultúrakészítés a tartósított vagy laboratóriumban fenntartott friss tenyészetekből indul ki. Ezeket lombikban elszaporítva kapják az ún. anyasavanyítót. Ebből léptéknöveléssel kapják a beoltásra használt tömegsavanyítót.

Erjesztett tejtermékek gyártásának mikrobiológiai háttere

Az erjesztett tejtermékek alapanyaga többnyire tehéntej. Átlagos összetételét tekintve 3,5% fehérjét (főként kazeint), 3,5–5,0% zsírt, 4,9% szénhidrátot (elsősorban laktózt) és 0,7% ásványi anyagot (hamut) tartalmaz. A friss tej pH-ja 6,6 körüli. B-vitaminokban (pantoténsavban és riboflavinban) gazdag.

A joghurt kétféle termofil tejsavbaktérium (Str. salivarius subsp. thermophilus és Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus) keverékével készül. Sima joghurtként vagy különböző anyagokkal (pl. gyümölcsök, dzsemek, müzli) kiegészítve gyártják. Az egyes termékek zsírtartalma, állománya, viszkozitása különböző. Joghurt készítéséhez a kétféle baktériumot azonos arányban adagolva oltják be a pasztőrözött tejbe, majd 45 °C-on inkubálják néhány óráig. A laktobacillus proteáz-pozitív, a sztreptokokkusz proteáz-negatív, a kokkusz számára az előbbi képezi az aminosavakat. Ezért „cserébe” a sztreptokokkusz anaerob körülmények között hangyasavat és CO2-ot termel. A kölcsönös stimulálásnak köszönhetően a tejsavtermelés gyors és a termék néhány óra alatt eléri a szükséges savfokot. A sztreptokokkusz kb. 0,5%, a laktobacillus kb. 0,6–0,8% tejsavat termel, így a pH 4,2–4,5 értékre csökken. A sztreptokokkusz érzékenyebb a tejsav okozta pH-csökkenésre, mint a laktobacillus, ezért ennek szaporodása áll le előbb. Mindkét baktérium a laktóznak csak a glükóz részét erjeszti tejsavvá, a galaktóz megmarad, amelyből viszont nyálkás polimer képződik. A joghurt aromája szempontjából lényeges a megfelelő mennyiségű acetaldehid-tartalom is, amelyet a Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus termel treoninból.

A friss joghurt mintegy 109 sejt/ml élő tejsavbaktériumot tartalmaz, számuk a tárolás során nagyságrendekkel csökken. A gyártási folyamat legfontosabb lépéseit a 6.1. ábra mutatja.

6.1. ábra - A savanyú tejkészítmények (joghurt, kefir) gyártási folyamata

kepek/6-1.png


Az egészségvédő tejtermékek reneszánszukat élik. A joghurt az Enterobacteriaceae család fajainak, köztük az Eb. aerogenes és az E. coli szaporodását bizonyítottan gátolja. A probiotikus joghurtok a Lb. acidophiluson kívül Bifidobacterium bifidum vagy Bif. longum törzset tartalmaznak (ún. AB joghurt), emellett beolthatják még a normál joghurt jellemző tejsavbaktériumának, a Str. salivarius subsp. thermophilus egyiktörzsével is (ún. ABT joghurt). Ide tartozik az erősen savtűrő Lb. acidophilus segítségével megsavanyított „acidophilus tej” is, amit a tej lassan növő tejsavbaktériummal való beoltása után 38 °C-on, 18–24 órás inkubálással állítanak elő.

A kefir erjesztésében többféle tejsavbaktérium, valamint ecetsav-baktériumok és élesztőgombák is részt vesznek, amelyek sajátságos szimbiózisban élnek a koagulált tejfehérje-gömböcskékhez tapadva. A Lb. kefiranofaciens felelős a kefirgömböcske poliszacharid-tartalmát képező kefiran termeléséért. A gyártását lásd a 6.1 ábrán. A kumisz hasonló a kefirhez, de kancatejből készül, nincsenek benne kefirgömbök, és alkoholtartalma elérheti a 2%-ot is.

A legtöbb sajt készítése is tejsavas erjesztésen alapszik. Jóllehet a különféle sajtokhoz sajátos startereket és eljárásokat alkalmaznak, közös bennük, hogy első lépésként a (többnyire pasztőrözött) tejet tejalvasztó enzimmel (renninnel) és starterkultúrával beoltják. Az alkalmazott hőmérsékletet a starterkultúra hőmérséklet-igénye határozza meg, termofil tejsavbaktériumok esetében 60 °C-ot is elérhet. Az inkubálás alatt a tejfehérje koagulálódik (kicsapódik) és alvadék keletkezik. Ezt a második lépésben kiszűrik és összepréselik, majd sózzák, így friss oltós sajtokat kapnak. Az érlelt sajtokat meghatározott körülmények között és ideig érlelik (6.2. ábra). Víztartalmuk alapján a sajtokat 3 csoportba osztják: kemény (45–56% víz), félkemény (54–64% víz) és lágy (61–73% víz). Az érlelt sajtok jellegét a kísérő mikrobiota határozza meg.

6.2. ábra - A trappista (félkemény) sajt gyártási folyamata

kepek/6-2.png


A kemény sajtokban a mikroorganizmusok eloszolva, a sajt belsejében is tevékenykednek. A fehérjebontás csak kismértékű, 25–35%-os. A svájci (pl. ementáli típusú) sajtok esetében Propionibacterium shermanii és Prop. freundenreichii tenyészetet is adagolnak a tejsavbaktériumokkal együtt, amelyek a sajátságos aroma és a lyukacsosság kialakulásáért felelősek. A propionsav-baktériumok a tejsavat szén-dioxid fejlődése mellett propionsavvá és ecetsavvá alakítják.

A lágy sajtoknál a fehérjebontás csaknem teljes. Az erősen fehérjebontó Brevibacterium linens, valamint a nemespenészek a koagulált kazeinből peptideket, aminosavakat, sőt ammóniát képeznek. Az ún. rúzskultúrával érlelt sajtok felületén sárgásvörös bevonat alakul ki, amiben a Brevibacterium fajoknak (elsősorban a B. linensnek) van szerepe. Anyagcsere-termékeik jellegzetes pikáns ízt és aromát adnak a sajtnak. Az ún. kék (rokfort típusú) sajtok esetében az alvadékot P. roqueforti vagy P. glaucum konídiumokkal oltják be, amelyek a sajt belsejében a rendelkezésre álló kevés oxigén felhasználásával elszaporodva jellegzetes kék erezetet alakítanak ki. A camembert és brie sajtok esetében az alvadékot vagy felületét P. camemberti konídiumokkal oltják be, amelyekből dús gombamicélium fejlődik ki a felszínen. A gomba szaporodásához a tejsavat használja fel, ezért a penészréteg kialakulása során a pH kismértékben növekszik. A proteázok a fehérjék, a lipázok pedig a zsírok részleges lebontásával jellegzetes aromaanyagokat hoznak létre (pl. a zsírokból kialakuló kapron-, kapril- és vajsav).

Tejipari starterkultúrák működését gátló hatások

Jó minőségű és biztonságos tejtermék-előállítás legfőbb kulcsa az előírt mennyiségű tejsav termelése megfelelő idő alatt. A gyenge, lassú vagy elmaradt tejsavtermelés a termék minőségének romlását, romlást okozó és/vagy patogén mikrobák elszaporodását okozhatja. Ennek ötféle oka lehet.

  1. Bakteriofággal való fertőződés. A bakteriofágok a baktériumok vírusai, amelyek a baktériumfajok széles skáláját képesek megfertőzni és a sejtekben elszaporodni. A megfertőzött sejtek anyagcsere-folyamatait visszaszorítják, nem ritkán fel is oldják a sejteket. A bakteriofágok általában fajspecifikusak, de az is előfordul, hogy egy fajon belül csak egyes törzsek érzékenyek a fágokra. Gyors elszaporodásukat elősegítik a nagy tömegben növő gazdasejtek, így a starterkultúrák ideális helyzetet teremtenek számukra. Egy-egy baktériumfajnak többféle fágja is lehet. Különösen érzékenyek a fágfertőzéssel szemben a laktokokkuszok, de a sztreptokokkuszok és lactobacillusok is gyakran hordoznak fágokat. A baktériumokat nemesítéssel ellenállóvá lehet tenni a fágfertőzéssel szemben, ezért a starterkultúrák minőségének megítélésénél fontos szempont a törzsek fágérzékenysége, illetve rezisztenciája a leggyakoribb fertőző fágokkal szemben. A fágfertőzés általában a nyers tejtől ered. Enyhe pasztőrözés nem pusztítja el őket, a biztos fágmentesítéshez legalább 1 perces 95 °C-os pasztőrözés szükséges. Fontos a megfelelő higiéniai rendszabályok betartása a technológiai folyamatokban, valamint a megbízható startertenyészetek alkalmazása. Különböző startertenyészetek váltogatása is eredményes lehet. Sok fertőtlenítőszer inaktiválja a bakteriofágokat is. Ilyenek például a hipoklorit-tartalmú fertőtlenítőszerek, azonban a koncentráció, a hőmérséklet, a hatásidő és a fágérzékenysége is fontos tényező. A fágfertőzés veszélye különösen a folytonos joghurtgyártásnál és a félfolytonos sajtgyártásnál áll fenn.

  2. Antibiotikum maradványok a tejben. Elsősorban a masztitisz (tőgygyulladás) kezelésénél használt antibiotikumok jelentenek veszélyt a starterkultúrák szaporodására. Mivel a tőgygyulladást leggyakrabban Streptococcus fajok okozzák (Str. agalactiae, Str. uberis), ezért nem meglepő, hogy főként a Str. salivarius subsp. thermophilus érzékeny az ellenük használt antibiotikumokkal szemben. Ezért is fontos a rendelettel szabályozott várakozási idő betartása az antibiotikumkezelést követően.

  3. Fertőtlenítőszer-maradványok a berendezésekben. A fertőtlenítőszerek nem megfelelő eltávolítása vagy a CIP rendszer nem megfelelő működése (pl. vízkimaradás) esetén a nyomokban lévő fertőtlenítőszerek is gátolhatják a starterek tejsavtermelését.

  4. Agglutininek (ellenanyagok) jelenléte. A szarvasmarha szervezete a fertőző (patogén) tejsavbaktériumok ellen ellenanyagot termel, amely a tejbe kiválasztódva inaktiválhatja a starter tejsavbaktériumot is. Az ellenanyag a tejsavbaktériumokat összecsapja, agglutinálja.

  5. Plazmidok elvesztése. A tejsavbaktériumok több olyan gént hordoznak plazmidokon, amelyek a starterkultúrák technológiai szempontból fontos tulajdonságait határozzák meg. Ilyenek a laktóztranszportért, a laktózbontásért, a proteáztermelésért, a fág- és antibiotikum rezisztenciáért felelős gének. A baktériumok szaporodásának kismértékű gátlása is okozhat plazmidvesztést, ami genetikai instabilitásban jelentkezik. Génsebészeti úton genetikailag stabil törzseket állítottak elő a plazmidgének kromoszómába való beépítésével. Ilyen, genetikailag módosított törzseket, azonban jelenleg nem használnak a termelésben.

Erjesztett tejtermékek mikrobiológiai problémái, biztonsága

A starterkultúráknál említetteken túl a késztermékeknél mikrobiológia problémákat az alapanyagok mikrobás fertőzöttsége vagy a technológia során történő szennyeződés, fertőződés okozhat. Általánosan elmondható azonban, hogy a savas pH-ból eredően (pH 3,7–4,4) a fermentált tejkészítmények mikrobiológia biztonsága jó.

Az egészséges állat teje elméletileg mindenfajta mikroorganizmustól mentes, a valóságban azonban a nyers tejben ml-enként több száz vagy ezer mikroorganizmus is előfordulhat. A tejelő állatok számos olyan baktériumot hordozhatnak, amelyek az emberre nézve patogének, ezért a nyers tejben sok patogén baktérium is előfordulhat. Mivel a tej a baktériumok kiváló táptalaja, ezért fontos a tejkezelés általános és higiéniai szabályainak betartása. A nyers tej különösen veszélyes a Cb. jejuni, Ye. enterocolitica, Li. monocytogenes, Salmonella spp., és az E. coli O157:H7 előfordulása szempontjából, újabban pedig a Mycobacterium avium subsp. paratuberculosisról mutatták ki, hogy nemcsak a kérődzőkre patogén, hanem emberre is veszélyes (ún. Chron-féle betegséget okoz). Ezeket a patogén baktériumokat a megfelelő pasztőrözés elpusztítja, ezért fontos szabály, hogy az erjesztett tejtermékek előállítására csak megfelelően pasztőrözött tejet szabad használni. Egyetlen kivételt jelentenek az érlelt sajtok, ezeket azonban csak 1–2 hónapos tárolás után szabad forgalomba hozni. A Cl. botulinum, Cl. sporogenes és B. cereus endospórákkal szemben azonban hatástalan a pasztőrözés, ezért ezekre külön figyelmet kell fordítani abban az esetben, ha a termék kis redoxpotenciálja lehetővé teszi a szaporodásukat.

Mikrobiológiai problémák a joghurt és a kefir esetében:

  • Gyengébben erjesztett („mild”) joghurtnál, kefirnél a nagyobb pH miatt nő a patogénekkel való fertőződés veszélye.

  • A joghurtok ízesítése (gyümölcsök, magvak) mikrobiológiai eredetű minőségromlást, esetenként patogénnel való fertőződést okozhat. Az erjeszthető cukortartalom az élesztőgombák, penészgombák elszaporodásához és gázképzéshez vezethet. A botulizmust okozó Cl. botulinum is előfordulhat.

A potenciális veszélyek elleni védekezés lehetőségei:

  • töltőgépek sterilizálása,

  • csomagolóanyagok megfelelő tárolása,

  • sterilre szűrt levegő beáramoltatása a töltőhelyiségekbe,

  • UV lámpák alkalmazása a töltőhelyiségben,

  • gyümölcsök, szirupok megfelelő kezelése (szulfitadagolás, sterilizálás),

  • a végtermék hőkezelése vagy konzerválószer alkalmazása.

Mikrobiológiai problémák sajtoknál:

A sajtok mikrobiológiai szempontból több problémát hordoznak, mint a joghurt és a kefir, mivel az első technológiai lépésben keletkező alvadéknak nagy a pufferkapacitása, ezért a pH még megfelelő starterkultúrák esetében is csak lassan és kisebb mértékben csökken. Ami gondot okozhat:

  • Koliform baktériumokkal való fertőződés, amit a higiénés rendszabályok betartásával lehet kiküszöbölni, gázképzéshez, ürülékszag kialakulásához vezet.

  • Klosztridiumokkal (pl. Cl. butyricum) való fertőződés, ami nizinadagolással kivédhető, gázképződéshez vezet.

  • Felületi penészedés. A penészgombák elszaporodása megakadályozható tiszta és kis páratartalmú helyiségben való tárolással, viasz- vagy műanyag burkolat alkalmazásával, illetve tartósítószer (pl. szorbát, pimaricin) adagolással. Bár a felületen elszaporodó élesztő- és élesztőszerű gombák (pl. Candida, Torulaspora, Geotrichum, Trichosporon) savfogyasztása előnyös az 5-nél nagyobb pH-t kedvelő Brevibacteriumok tevékenységéhez, ilyenkor azonban megnő a klosztridiumok okozta romlás veszélye.

  • Nagy nedvességtartalmú és pH-jú sajtok (pl. túrósajt, gomolyasajt) esetébena Pseudomonas és élesztőgombás szennyeződés, ami elsősorban a gyártás során keletkezhet. A szennyeződés a jó mikrobiológiai minőségű mosóvíz alkalmazásával előzhető meg. A csípős ízt zsírbontó, a keserű ízt fehérjebontó baktériumok elszaporodása okozza.

  • Bár a sajtok mikrobiológiai szempontból kevésbé kockázatos termékek, néhány patogén baktérium elszaporodásával mégis számolni kell (pl. Salmonella, Listeria, E. coli, Sta. aureus). Ezek elsősorban lágy és félkemény sajtokban fordulnak elő. A védekezés lehetőségei: megfelelő higiéniai gyakorlat, pasztőrözött tej felhasználása és jó minőségű (gyors tejsavtermelő) starterek alkalmazása.

Fermentált húskészítmények

A tejsavasan erjesztett hústermékek már az ősi kultúrákban is lényeges szerepet játszottak az egyébként nagyon romlandó hús eltarthatóságának növelésében. Az ókori leírásokban ezek a katonaság legfontosabb élelmiszerei. Bár világszerte többféle fermentált húskészítmény ismert, a legfontosabbak és a legnagyobb mennyiségben készülnek a szalámi- és kolbászfélék. Kiemelkedően előnyös tulajdonságuk, hogy a tejsavas erjesztés következtében megnő az alapanyag tápértéke (proteinben gazdagabb lesz, a hús fehérjetartalma könnyebben emészthetővé válik) és az eltarthatóság lényegesen meghosszabbodik, akár 1–2 évre is. Egyes termékek (pl. száraz szalámi, füstölt kolbász) tárolásához hűtés sem szükséges. Az így készült termékek mikrobiológiai szempontból biztonságosak, sokszor még abban az esetben is, ha az alapanyag patogén baktériummal vagy parazitával volt fertőzött. Lényegesek azonban a fermentált hústermékek gyártásának higiéniai körülményei, valamint a megfelelő mikrobiológiai minőségű hús és adalékanyagok (pl. fűszerek) felhasználása. Ezek a termékek ugyanis hőkezelés nélkül készülnek, és általában főzés nélkül fogyasztják őket, bár néha előfordul a termék pasztőrözése is (pl. német Koch szalámi). Sokféle élvezeti értékű, tápanyagban és aromában gazdag termékeket állítanak így elő világszerte. Legnagyobb termelők és fogyasztók az európaiak és amerikaiak, közülük is kiemelkednek a németek az átlagosan 5 kg/éves fogyasztásukkal.

A fermentált húskészítmények gyártásának mikrobiológiai háttere

A fermentált húskészítmények víztartalmuk (vízaktivitásuk) alapján két csoportba sorolhatók:

  1. Száraz kolbászok és szalámik(levegőn vagy füstöléssel szárítva): 25–40% víztartalommal, vízaktivitásuk kb. 0,91, a pH-érték 4,5–5,2, átlagosan 4,8 körüli.

  2. Félszáraz kolbászok és szalámik: 40–60% víztartalommal, vízaktivitásuk kb. 0.95. A pH-érték hasonló mint a száraz áruké. Ezeknél a termékeknél a befejező füstölés során 60–68 °C-os hőkezelést is alkalmaznak.

A fermentált húskészítmények jellegét meghatározza

  • az alkalmazott hús fajtája (sertés, marha, ritkán szárnyas vagy egyéb);

  • a termék előállításának technológiája(sózás, nitrit/nitrát adagolása, cukortartalom, fűszerek adagolása);

  • a fermentációt végző természetes mikrobiota vagy starterkultúrajellege és a fermentáció hőmérséklete;

  • a termék további kezelése: hőkezelés, füstölés, szárítás, vagy penészes érlelés.

A termékek előállításához leggyakrabban sertéshúst használnak, nemritkán marhahúst, újabban a szárnyashúsok felhasználása is növekszik. Helyi specialitásként más háziállatokból vagy vadállatokból is készítenek fermentált termékeket.

A húshoz a biztonság növelése céljából 2–3% konyhasót (NaCl-ot) és 100–150 mg/kg Na-nitritet vagy Na-nitrátot adnak. Ezek nagymértékben gátolják a romlást okozó és patogén mikroorganizmusokat és hozzájárulnak az íz- és illatanyagok kialakulásához. A nitrit elsősorban a Gram-negatív baktériumokat gátolja, ezért a Gram-pozítív baktériumok (sztreptokokkuszok, mikrokokkuszok, laktobacilluszok, pediokokkuszok) dominálnak az erjesztés során. A nitritnek lényeges szerepe van a hús piros színe megőrzésében is, aszkorbinsav jelenlétében a mélyvörös színt okozó nitrozo-mioglobin alakul ki a pácolás során.

A fermentációban a homofermentatív tejsavbaktériumok játsszák a főszerepet. A legtöbb terméknél starterkultúrákat alkalmaznak. Követelmény, hogy a starterek gyors és jó tejsavtermelő képességűek legyenek, ne termeljenek biogén aminokat, és jelentősen járuljanak hozzá a termékek aromájának kialakításához. Egyre fontosabb szelekciós szempont a bakteriocin-termelési képesség is. A leggyakoribb starterek: Lb. plantarum, Lb. sakei, Lb. curvatus, Pc. acidilactici, Pc. pentosaceus, Sta. carnosus és Sta. xylosus. Néhány terméknél Deb. hansenii élesztőgombát is tartalmaz a startertenyészet, amely jellegzetes színt és aromát kölcsönöz a terméknek. A nitritnek bizonyítottan mutagén hatása van, ezért bizonyos termékeknél nitrátot alkalmaznak helyette a pácolásnál. Antimikrobás és nitrozo-mioglobint kialakító hatása azonban csak a nitritnek van. Egyes baktériumok, főként a Micrococcus fajok képesek a nitrátot nitritté redukálni, ezért nitrát esetében a starterkultúrák valamilyen Micrococcus törzset (pl. Micr. varians, Micr. aurantiacus) is tartalmaznak. A Micrococcus törzsek kataláz enzime a tejsavbaktériumok által termelt hidrogén-peroxid lebontásával elősegíti a tejsavtermelést is. 5,4-nél kisebb pH-érték azonban gátolja a nitrátredukciót, ezért a nitrit csak az ennél nagyobb pH-jú termékeknél helyettesíthető nitráttal, és várt hatása csak az efölötti pH-tartományban érvényesül.

A hús természetes cukortartalma 0,1% körüli, ami nem elegendő a tejsavbaktériumok megfelelő tejsavtermeléséhez, ezért 0,3–2% erjeszthető cukrot (glükózt, maltodextrint, szacharózt, laktózt) is adnak az alapanyaghoz. Ahhoz ugyanis, hogy a termék mikrobiológiai szempontból biztonságos legyen, a pH-nak 4,8 körüli értékre kell csökkennie. A tejsav vízmegkötő hatású, ezért fontos szerepe van a hús szöveteiben lévő víz kivonásában, a száradás gyorsításában.

A fűszerek jelentős antimikrobás hatást fejtenek ki, emellett gátolják a lipidek oxidációját (az avasodást) is. Mangántartalmuk (főként a borsé) serkenti a tejsavbaktériumok anyagcseréjét.

Az érlelés alatt a tejsavbaktériumok által termelt proteázok (aminopeptidázok) és lipázok hatására az aromaanyag-termelés nő. A fermentált kolbász gyártástechnológiájának menetét és legfőbb jellemzőit mutatja be a 6.3. ábra.

6.3. ábra - Tejsavasan erjesztett (fermentált) kolbász gyártási folyamata

kepek/6-3.png


Számos száraztermék (pl. magyar szalámi) jellegéhez hozzátartozik a felületi penészbevonat kialakulása is. A penészgombák szaporodásuk során a tejsavat asszimilálják, aminek hatására a pH 6,0–6,2 értékre emelkedik a felületen. A penészbevonatot a P. camemberti, P. roquefortii és P. nalgiovensis alakítja ki, amelyeknek jól jellemzett, biztonságos törzseit használják startertenyészetekként. A spontán kialakuló penészbevonatokból potenciális mikotoxin-termelő fajokat is izoláltak, a gyakorlatban azonban nem tudtak kimutatni jelentős mikotoxin mennyiséget a termékekben. Ez a tejsavbaktériumokon kívül a bors, a nitrit és a konyhasó gátló hatásának is tulajdonítható. A nemkívánatos felületi penészedés gátlására pimaricint és szorbátot használnak.

Gyakran alkalmazzák a termékek füstölését is, aminek célja egyrészt a jellegzetes aroma kialakítása, másrészt mikrobiológiai szempontból lényeges a füstben lévő fenolok és savak antimikrobás hatása. A fenolok a penészedés gátlása mellett antioxidáns hatást is kifejtenek.

Fermentált hústermékek mikrobiológiai problémái

A gyártás során kialakuló megfelelő mértékű pH-csökkenés (pH = 5,2), a víztartalom, illetve vízaktivitás kívánt mértékű csökkenése (aw < 0,95), valamint a romlást okozó patogén mikrobák gátlása (konyhasó, Na-nitrit, fűszerek, fenolok, bakteriocinek) segítségével a termékek alapvetően jó minőségűek és biztonságosak. Fontos azonban, hogy az alapanyagok mikrobiológiai szempontból kifogástalanok legyenek és betartsák a helyes higiéniai és gyártási gyakorlat követelményeit. A problémák általában az utóbbi hiányosságok miatt következnek be (pl. túl nagy, vagy túl kis só- és cukorkoncentráció, nem megfelelő páratartalmú, és hőmérsékletű légtér, nem megfelelő starterkultúra, a gyártási folyamatok során nem megfelelő hűtés stb.).

A fermentált húskészítmények romlásának leggyakoribb okai:

  • felületi nyálkásodás, amit baktériumok, elsősorban Pediococcus fajok elszaporodása okoz,

  • a hús zöldülése: Lb. viridescens hidrogén-peroxid termelése okozza,

  • felületi penészesedés: zöld és fekete penészgombák elszaporodása (Penicillium, Aspergillus) a felületen, proteázaik romlást okoznak,

  • savanyodás,atúlzott mértékű tejsavtermelés miatt,

  • gázosodás: a heterofermentatív tejsavbaktériumok elszaporodása okozza.

Biztonságot veszélyeztető mikroorganizmusok és paraziták, mérgezés, fertőzés fellépése:

A leggyakoribb problémát az enterotoxint termelő Sta. aureus elszaporodása okozza, mert képes szaporodni kis vízaktivitású és pH-jú környezetben, valamint anaerob körülmények között is. A tejsavbaktériumok megfelelő sejtkoncentrációja esetén visszaszorul. Legfőbb veszélynek a kevésbé savanyított, nagyobb hőmérsékleten erjesztett készítmények vannak kitéve. Az enterotoxin-képzés gátlódik, ha a tejsavtermelés következtében a pH az első 48 órában 5,3 alá csökken. Kevésbé savanyított termékeknél is jelentősen csökken a baktérium elszaporodásának és toxintermelésének veszélye, ha a fermentálást viszonylag kis hőmérsékleten (< 12 °C) végzik.

Salmonella és más enterobaktériumok elszaporodása esetenként előfordulhat, bár ezek sejtszáma lényegesen csökken a fermentáció és a szárítás közben. Nem lehet előre megítélni a patogén E. coli törzsek (pl. O157:H7) és a multidrog rezisztens Salmonella törzsek túlélésének veszélyét, ezért fontos, hogy az alapanyagok mentesek legyenek ezektől.

Kiemelt figyelmet érdemelnek a zoonózist okozó paraziták, ezek közül is a férgek. A háziállatok egy része, a vadállatoknak pedig nagy része fertőzött ilyenekkel. A paraziták, főként a petéik, túlélhetnek a húsban, és súlyos járvány kitörését okozhatják. A nem hőkezelt húsokból készült, fermentált termékeknél csökkenti a veszélyt, ha a fagyasztott húst legalább két hétig –18 °C-on tárolják. A legtöbb problémát világszerte a Trichinella spiralis okozta trichinellózis jelenti. Ez a parazita inaktiválódik a termék 60 °C-os belső hőmérsékletén (mikrohullámú melegítés esetén 71 °C-os hőmérséklet szükséges). Egyes állati vírusok (pl. sertéspestis vírusa) egy hónapig is fertőzőképes maradhat a fermentált kolbászban, ezért fontos a beteg állatok kiszűrése a feldolgozás előtt.

Fermentált zöldségek

A zöldségfélék erjesztése – más tejsavas fermentációkhoz hasonlóan – az őskorig nyúlik vissza. Valószínűleg a kínaiak alkalmazták először, az európai kultúrákban az időszámítás kezdetének idejéről van írásos feljegyzés a káposztának agyagedényekben való savanyításáról. A modern fagyasztásos, hőtartósításos és tárolási módszerek elterjedése előtt az erjesztett termékeknek nagy jelentősége volt a vegetációs időn kívüli időszakban a zöldségfélékkel való ellátásban, így az egészséges táplálkozásban. Mint tartósítási módszer jelenleg is nagy szerepet tölt be nemcsak a gazdaságilag fejletlenebb régiókban, hanem a fejlett élelmiszer-technológiájú országokban is. A fermentált zöldségek népszerűsége annak köszönhető, hogy a tartósításon kívül sok más előnnyel is rendelkeznek. A lényegesebbek:

  • kedvező érzékszervi tulajdonságok és állomány,

  • a természetes toxinok és antinutritív anyagok lebomlása,

  • megnő az emészthetőség, főként a pillangósok esetében,

  • a tápérték növekedése,

  • a termékekben táplálkozási szempontból előnyös mikrobás anyagcsere-termékek felhalmozódása (pl. L(+) tejsav, aminosavak, szerves savak),

  • új típusú termékek előállítása (pl. szójából készült joghurt típusú ital, szójasajt, erjesztett zöldség- és gyümölcsitalok).

Világszerte több mint húszféle zöldséget használnak fel az ipari szintű fermentációk alapanyagául, amelyek közül legfontosabbak a káposzta, az uborka, a paprika és az olajbogyó. A zöldségek fermentációja összetett folyamat, amelyben mikrobiológiai, kémiai és fizikai tényezők, biokémiai és enzimes folyamatok kölcsönhatása érvényesül. Pontos technológiai szabályozásuk és az egyenletes jó minőség elérése nehéz, mivel a startertenyészetek használata még elenyésző és a legtöbb terméket spontán erjesztéssel állítják elő, továbbá az alapanyagok fajtája és minősége is nagyon eltérő. Mindezek ellenére gyártástechnológiájuk fő lépései az alábbiakban foglalhatók össze:

  1. A zöldségek begyűjtése.

  2. Tisztítás, mosás, a sérült és beteg részek eltávolítása.

  3. Hámozás, aprítás, szeletelés, előfőzés (blansírozás), esetleg főzés.

  4. Sózás vagy sós lé adagolása; ennek célja a fermentlé nyerése a zöldség víztartalmának kivonásával. Ennek következtében ozmózis útján és a sejtek plazmolízisével tápanyagok kerülnek a lébe a baktériumok számára. A só továbbá a mikrobiotát szelektálja, előnyös az erjesztést végző tejsavbaktériumok elszaporodásához.

  5. Erjesztés homofermentatív és heterofermentatív tejsavbaktériumok segítségével. A legfontosabbak fajok a Ln. mesenteroides, Lb. brevis, Lb. plantarum, Pc. pentosaceus.

  6. Csomagolás, pasztőrözés, tárolás.

Az erjesztett zöldségek gyártásának mikrobiológiája

Az egyes termékek nagymértékben különböznek egymástól az alapanyagok sokfélesége, a tápanyagok elérhetősége, az erjedő anyag pufferkapacitása, az egymással versengő mikroorganizmusok miatt, ezért a fermentáció során fennálló ökológiai tényezők is különböznek. Ezeket mutatja be a 6.3. táblázat.

6.3. táblázat - Zöldségek erjesztését befolyásoló ökológiai tényezők

Ökológiai tényező

Jellemző

Erjesztési szubsztrátum

folyadékban oldva és szilárd

Tápanyag (lé) áramlása

diffúzióval, esetenként pumpával keringetve

Alapanyag erjesztő mikrobiotája

egyenletesen oszlik el a fermentációs közegben

Patogén és romlást okozó mikro- organizmusok

valószínűleg jelen vannak (pl. Salmonella, Clostridium, Listeria, élesztőgombák, penészgombák)

Vízaktivitás

0,95–0,99

pH

savanyú káposzta, uborka: 5,9–6,5, olívabogyó: max. 8,5

Hőmérséklet

savanyú káposzta, uborka: 5–20 °C, zöldséglé: 20–25 °C

Cukortartalom

25–100 g/kg

Pufferkapacitás

0,15–0,90 g tejsav/100 g

NaCl-tartalom

savanyú káposzta: 0,6–2%, uborka: 5–10%


Az erjesztés növényi alapanyagai általában kis mennyiségben tartalmaznak tejsavbaktériumokat (6.4. táblázat), azonban a szaporodásukat elősegítő szelektív körülmények között gyorsan elszaporodnak, majd dominánssá válnak. A spontán erjesztés során megfigyelhető az egyes tejsavbaktérium fajok populációinak egymást követő kifejlődése, bizonyos fajok dominánssá válása, majd háttérbe szorulása és más fajok előtérbe kerülése, azaz a mikrobiális szukcesszió. Jól megfigyelhető ez a savanyú káposzta erjedésének példáján, amelynek három szakaszát figyelhetjük meg (6.5. táblázat).

6.4. táblázat - Növényeken élő tejsavbaktériumok

Lactobacillus spp.

Leuconostoc mesenteroides

Lb. arabinosus

Pediococcus spp.

Lb. brevis

P. acidilactici

Lb. buchneri

P. pentosaceus (syn.: P. cerevisiae)

Lb. casei

Enterococcus spp.

Lb. curvatus

E. fecalis

Lb. fermentum

E. fecalis var. liquefaciens

Lb. plantarum

E. faecium

Lb. sake

Lactococcus lactis


6.5. táblázat - A baktériumpopulációk változása a savanyú káposzta erjesztése során

Idő (nap)

pH

Redoxpotenciál

Aerob baktériumok

Összes szám (tke/g)

Összes (TKE/g)

Anaerob (%)

Bélbaktériumok (%)

Tejsavbaktérimok

Élesztőgobák

0

6,48

NM

 

95,0

1,5

6,8×102

3,9×104

1

5,72

23,0

3,0×105

50,0

50,0

2,8×104

1,1×104

2

5,63

22,6

1,7×106

7,0

93,0

6,6×106

1,2×103

3

4,38

17,5

6,9×106

 

100,0

4,4×108

9,5×102

4

4,23

15,5

1,6×105

 

100,0

9,7×108

1,0×102

5

4,04

14,1

5,0×103

 

100,0

8,3×108

< 102

7

4,02

14,5

1,5×103

 

100,0

3,3×108

< 102

9

4,00

15,3

< 102

NM

NM

2,6×107

< 102

11

3,93

15,4

< 102

NM

NM

4,2×107

< 102

14

3,96

15,7

< 102

NM

NM

8,0×106

< 102


NM: nem mért

1. szakasz. A káposzta erjedése rögtön megkezdődik, amint szorosan összetömörítve, sózva, edényekbe töltik. Az obligát aerob mikrobák háttérbe szorulnak, és rövidesen el is pusztulnak, a fakultatív anaerobok 2–3 napig szaporodnak. Közben elfogy a rendelkezésre álló oxigén, és anaerob viszonyok alakulnak ki. A tejsavbaktériumok anyagcsere-tevékenysége következtében csökken a pH, felszaporodik a tejsav, ecetsav, hangyasav és borostyánkősav. Ugyancsak nagy mennyiségben keletkezik szén-dioxid, amitől a termék felülete habzik.

A tejsavas erjedést a Leuconostoc fajok (Ln. mesenteroides és Ln. fallax) indítják el, amelyek – heterofermentatív tejsavbaktériumok lévén – a tejsav mellett etanolt, ecetsavat és szén-dioxidot termelnek. Szerepük és tevékenységük meghatározó a jó minőségű savanyú káposzta előállításához. Fő tevékenységük:

  • Gyors és intenzív tejsav- és ecetsavtermelésük következtében a pH két nap alatt 4,0 körüli értékre csökken, ami gátolja a rothasztó baktériumokat és a káposzta puhulását előidéző enzimek működését.

  • A termelt szén-dioxid kiűzi az oxigént a közegből, ami meggyorsítja az anaerob tejsavbaktériumok elszaporodását és gátló hatású több Gram-negatív baktériumra.

  • Az anaerob körülmények csökkentik a C-vitamin bomlását, ezért a termék C-vitaminban gazdag marad.

  • A Leuconostoc fajok a szacharóz hidrolízise következtében keletkező glükózt dextránná polimerizálják, a fruktózt pedig mannittá alakítják. Ez meggátolja azt a barnulási folyamatot, amit a glükóznak és fruktóznak a szabad aminosavakkal való reakciója (Maillard-reakció) okoz. A dextrán felhalmozódása (nyálkaképződés) azonban csak időleges, mert ezt és a mannitot a később elszaporodó tejsavbaktériumok szénforrásként felhasználják.

  • A Leuconostoc fajok a később megjelenő tápanyagigényes tejsavbaktériumok számára növekedési faktorokat termelnek.

  • Aromatermelésükkel nagyban hozzájárulnak a késztermék jellemző érzékszervi tulajdonságaihoz.

Az erjesztés első 15 órájában megfigyelhető bizonyos Gram-negatív baktériumok (elsősorban koliformok) elszaporodása, amelyek elősegítik az oxigén felhasználását, azonban rövidesen (1–2 nap alatt) eltűnnek.

2. szakasz. A pH csökkenésével a Leuconostocokháttérbe szorulnak, az erősebben savtűrő hetrofermentatív Lb. brevis és a homofermentatív Lb. plantarum populációi növekedésnek indulnak, és rövidesen (6–8 nap után) dominánssá válnak. Erőteljes erjesztést végeznek mintegy 10 napon keresztül.

3. szakasz. 16–18 nap elteltével a Lb. brevis sejtszáma csökken, és uralkodóvá válik a Lb. plantarum, mellette pedig a szintén homofermentatív Lb. sake és Lb. curvatus szaporodik fel. Ezek teljesen kierjesztik a terméket, valamennyi szénhidrátot tejsavvá alakítanak. Ezáltal a pH 3,8 körüli értékre és a termék savtartalma 1,7–2,3%-ra áll be, amelyben az ecetsav:tejsav arány 1:4. A jellegzetes aroma- és ízkaraktert az előbbi két savon kívül a diacetil, az acetaldehid és a különböző észterek adják.

Amennyiben a terméket nem pasztőrözik, hanem 10–15 °C-on tárolják, egy negyedik szakasz is következik. Ennek során ismét felszaporodik a Lb. brevis, amely a sejtfal hidrolízisével felszabaduló pentózokat használja fel szénforrásként. Így a pH 2,5 értékre csökken.

A zöldségek savanyításához – kevés kivételtől eltekintve – nem használnak startertenyészeteket, hanem a környezeti körülmények beállításával (sózás, tömörítés) indítják el a mikrobiológiai tevékenységet, és az erjedés okozta további változások alakítják a folyamatot. A fermentált zöldségek starterkultúrás erjesztésének egyik fékje e termékek előállításának alacsony profitja. Próbálkoztak ún. páros starter alkalmazásával, Ln. mesenteroides és Lc. lactis törzsek kombinációjával. A természetes (endogén) tejsavbaktériumok elnyomását a Lc. lactis által termelt nizinnel próbálják megoldani, ezért nizin-rezisztens Ln. mesenteroides törzset alkalmaznak.

Kivételt jelent egy újfajta savanyú káposzta és a fermentált zöldséglevek előállítása. Az ún. L(+) savanyú káposztát a homofermentatív Lb. bavaricus starterkultúrával erjesztik, amely többségében L(+) tejsavat termel. Az L(+) tejsav élettani szempontból kedvezőbb, mint a tejsavbaktériumok által termelt másik sztereoizomer, a D(–) tejsav, ugyanis az előbbi gyorsan és teljes mértéken metabolizálódik, míg a másik lassan, és ha túl sok D(–) tejsav kerül a szervezetbe, acidózis alakul ki, ami szöveti károsodást okozhat. Különösen érzékenyek az acidózisra a csecsemők. Mindenféle tejsavasan erjesztett élelmiszer esetében kívánatos a D(–) tejsav mennyiségét minimálisra szorítani. Az L(+) savanyú káposztát Németországban fejlesztették ki és a Lb. bavaricus starterkultúra sikere annak köszönhető, hogy erőteljesen elnyomja a Leuconostoc és más homofermentatív tejsavbaktériumok szaporodását, ezért a termék tejsavtartalmának 90%-a L(+) izomer. A Leuconostoc szaporodásának visszaszorítása következtében a termék aromában szegényebb, mint a szokásos termékek, azonban fokozottan egészséges volta miatt nagy népszerűségnek örvend Németországban.

A fermentált zöldségleveket általában pasztőrözött alapanyagokból állítják elő, ezért ezek tejsavas erjesztése starterkultúrák nélkül nem oldható meg. A leggyakoribb starterek: Lb. plantarum vagy Lb. casei, Lc. lactis, Ln. mesenteroides.

Az uborka tejsavas erjesztése hasonló a káposzta savanyításához, azonban ebben az esetben a heterofermentatív tejsavbaktériumok (Ln. mesenteroides, Lb. brevis) elszaporodása nem kívánatos, mivel a termelt szén-dioxid az uborka belsejében felszaporodva üregesedést, puhulást okoz. A technológia annyiban tér el a káposzta savanyításától, hogy a darabos uborkát nem sóval keverik, hanem sós lébe helyezik. A só az uborka víztartalmának és szárazanyagainak egy részét extrahálja, ezért a tejsavbaktériumok elszaporodnak. A legtöbb tejsavat a Lb. plantarum termeli, mellette az Ec. faecalis és a Pc. acidilactici játszik szerepet. Az erjedés mikrobiológiai folyamatait a 6.4. ábra mutatja be. A fermentáció irányítására kidolgoztak egy biztonságosabb technológiát is, amelyben 6%-os konyhasó, ecetsav és Na-acetát oldatot használnak a léhez, amelyet Pc. acidilactici és/vagy Lb. plantarum törzsekkel oltanak be.

6.4. ábra - A jellemző mikrobacsoportok számának változása a pH függvényében uborka tejsavas erjesztése során

kepek/6-4.png


A fermentált olívabogyó spontán erjesztésében különböző baktériumok, élesztőgombák és penészgombák vesznek részt. Erjesztése a savanyú káposztáéhoz hasonló, azzal a különbséggel, hogy az erjesztés előtt az olívabogyót lúggal kezelik, az erjedési folyamat lassú, bár ma már általában starterkultúrát használnak.

A zöld olívabogyót szüretelés után 21–25 °C-on, 4–7 óráig 1,6–2%-os lúggal kezelik a benne lévő keserű oleuropein glikozid lebontása céljából. A lúg kimosása és semlegesítés után az olivabogyót 7,5% NaCl-ot tartalmazó lébe teszik és Lb. plantarum színtenyészettel beoltják. Az erjesztés 6–10 hónapig tart, ami alatt kb. 1% tejsav képződik és a pH 3,8–4,0 értékre csökken. Az erjesztésben a starter fajon kívül a Lb. mesenteroides, Lb. plantarum és Pc. pentosaceus is részt vesz.

Erjesztett zöldségek mikrobiológiai problémái és biztonsága

A termékek nagy só- és savtartalma és kis pH-ja miatt mikrobiológiai szempontból biztonságosak. A problémát elsősorban a termékek romlása jelenti, amit főként a nagyobb hőmérséklet, a nem megfelelő sókoncentráció és az aerob körülmények okozhatnak.

Savanyú káposztánál 32 °C feletti hőmérsékleten a Leuconostoc fajok már nem szaporodnak, ezért a Lb. plantarum és a Pc. pentosaceus válik dominánssá. A Maillard-reakció következtében a termék megbarnul és aromában szegény lesz, valamint nyálkásodás következik be. Aerob körülmények között (ha pl. a fedőlé elpárolog) elszaporodnak az élesztő- és penészgombák, így alkoholos erjedés indul meg, élesztőszagú lesz a termék, és a penészek által termelt pektinázok puhulást okoznak. Gyakori az elszíneződés is, a Rhodotorula élesztőgombák például piros színt okoznak. Kis sókoncentráció esetén a rothasztó baktériumok elszaporodása jelenthet problémát.

Az uborka fermentációjánál a szén-dioxid-képződés a leggyakoribb romlási tényező. A szén-dioxid elsősorban a heterofermentatív tejsavbaktériumok elszaporodása következtében az uborka belsejében halmozódik fel, és puffadást okoz. A B. nigrificans feketedést, penészgombák és más Bacillus fajok pedig pektináz termelésük miatt, puhulást okoznak.

A fermentált olívabogyónál is felléphetnek romlási folyamatok. A propionsav-baktériumok erjedési termékei kellemetlen szagot idéznek elő. Puhulás is gyakran végbemegy, amit elsősorban a poligalakturonázt termelő Rhodotorula fajok okoznak. Sok baktérium (Cellulomonas, Xanthomonas, Enterobacter) termel cellulázt, ami héjleválást és puhulást idéz elő.

Zöldség alapanyagokban előfordulhat nagy nitráttartalom, ami a tejsavbaktériumok anyagcsere-tevékenysége következtében az erjedés alatt nitritté redukálódik. A nitritből savas körülmények között nagyon veszélyes karcinogén vegyületek, nitrozaminok jönnek létre. Ezért nagyon fontos, hogy erjesztésre kis nitráttartalmú alapanyagokat használjanak fel.

Probiotikumok és prebiotikumok

A probiotikum elnevezést a 60-as években alkalmazták először olyan élő mikroorganizmusokra, amelyek elfogyasztása jótékony hatású az emésztőrendszerre. Jóllehet nincs teljesen egységes felfogás azt illetően, hogy valóban élő mikrobáknak kell-e jelen lenni a probiotikus élelmiszerben a várt hatás kifejtéséhez, ennek ellenére általában az a cél, hogy a probiotikus mikrobának minél több élő sejtje érje el a vastagbelet. Egyértelműen igaz ez a probiotikus joghurtokra. Az ilyen joghurt a tejsavtermelő tejsavbaktérium(ok)on kívül valamilyen humán Bifidobacterium faj (leggyakrabban Bifidobacterium bifidum vagy Bif. longum) törzsét tartalmazza élő állapotban, 106–107 sejt/ml koncentrációban. A Bifidobacterium fajok az egészséges vastagbél mikrobiotájának aktív tagjai, amelyeknek az immunrendszert stimuláló és a patogén baktériumokat gátló antibiotikus hatást tulajdonítanak. A patogén baktériumok gátlásában a tejsavtermelésen kívül egyéb szerves savak, valamint a bakteriocin termelésnek is szerepe van. Kísérletek bizonyítják, hogy a probiotikus joghurt fermentációja során a Ye. enterocolitica koncentrációja 4–5 nagyságrenddel csökkent, és más patogén baktériumokkal szemben is kimutattak hasonló gátló hatást. A bifidobaktériumok a gyomorsav és az epe mikrobaölő hatásának jól ellenállnak. Obligát anaerob baktériumok, amelyek negatív elektrokémiai potenciált igényelnek a szaporodáshoz és viszonylag érzékenyek a savas közeggel szemben, ezért a probiotikus joghurt tárolása alatt koncentrációjuk gyorsan csökken.

A tejsavbaktériumokon és bifidobaktériumokon kívül más baktériumoknál is kimutattak probiotikus hatást. Néhány Bacillus faj (többnyire a B. clausii, B. pumilus, B. cereus) élő spórái az immunrendszert stimuláló hatást fejtenek ki, ami azonban a vegetatív sejtekre nem jellemző.

A prebiotikumokolyan vegyületek, amelyek nem bomlanak le az emésztőrendszerben, hanem a vastagbelet elérve a bifidobaktériumoknak és a probiotikus tejsavbaktériumoknak növekedési szubsztrátumként szolgálnak. Ezek többnyire oligoszacharidok (pl. az inulin fruktooligoszacharidjai). A prebiotikumokat közvetlenül az élelmiszerhez adagolják.

Biogén aminok és eredetük tejsavasan erjesztett termékeknél

A biogén aminok gyengén toxikus vegyületek, amelyek elsősorban aminosavak dekarboxilezésével keletkeznek. Előfordulásuk különösen a tejsavasan erjesztett termékekben gyakori, mivel képződésüket elősegíti a kis pH- és a nagy NaCl-tartalom. A legfontosabb biogén aminokat és prekurzoraikat a 6.6. táblázat mutatja. Átlagosan 1000 μg/g biogénamin-tartalom vált ki toxikus tüneteket, jó gyártási gyakorlat esetén azonban mennyiségük nem haladja meg a 100–200 μg/g-ot. A leggyakoribb biogén aminok esetében a következő értékek tekinthetők elfogadhatónak: hisztamin 50–100 μg/g; tiramin 100–800 μg/g; fenil-etilamin 30 μg/g. Elsősorban sajtokban, fermentált hústermékekben, malolaktikusan erjesztett borban, ritkábban erjesztett zöldségfélékben kell számítani rájuk. Biogén aminokat gyakran képeznek az enterobaktériumok és az enterokokkuszok, míg az erjesztésekben kulcsszerepet játszó tejsavbaktériumok dekarboxiláz-aktivitása általában kicsi. Startertenyészetek szelektálásánál fontos szempont a kis dekarboxiláz-aktivitás. Sajtok közül elsősorban a lágy sajtoknál fordul elő nagy biogénamin-tartalom a baktériumok tevékenysége következtében. Leggyakrabban a brie, a camembert és a kék (pl. rokfort) sajttípusoknál találtak a toxikus határértékhez közeli vagy azt meghaladó biogénamin-tartalmat, sőt mérgezési haláleset is előfordult. Hústermékek biogénamin-tartalmáért elsősorban az Enterobacteriaceae fajok kadaverin- és a heterofermentatív tejsavbaktériumok tiramintermelése felelős.

6.6. táblázat - A legfontosabb biogén aminok és a prekurzoraik

Biogén amin

Prekurzorok

Etilamin

alanin

Putreszcin

ornitin

Hisztamin

hisztidin

Kadaverin

lizin

Tiramin

tirozin

Fenil-etilamin

fenilalanin

Triptamin

triptofán

Spermidin

putreszcin + metionin


Néhány fermentált zöldségnél, elsősorban a savanyú káposztánál és az olívabogyónál előfordulhat nagy biogénamin-tartalom, ami a romlást okozó baktériumok és bizonyos tejsavbaktériumok elszaporodásának következménye. Elsősorban putreszcin, kadaverin, hisztamin és tiramin halmozódhat fel. Az előidéző baktériumok az erjedés kezdetén az Enterobacteriaceae egyes fajai, néhány Bacillus faj, az erjedés végén pedig a Lactobacillus,Pediococcus és Streptococcus nemzetségek egyes fajai. Kimutatták, hogy Lb. plantarum straterkultúrával való beoltás csökkenti a biogén amin szintet.