czwartek, 29 listopad 2018 11:56

Kultury starterowe - postęp w technologii przetwarzania żywności

Napisał
Oceń ten artykuł
(2 głosów)

W produkcji żywności coraz częściej wykorzystywane są kultury bakteryjne z dodatkiem kwasu mlekowego, które cieszą się popularnością ze względu na właściwości prozdrowotne oraz utrwalające.

Na rynku dodatków do żywności można zaobserwować specjalne mieszanki kultur zapewniające dobre warunki do właściwego procesu, dzięki czemu powstaje wiele nowych produktów surowo dojrzewających, tak cenionych przez konsumentów.

Do mieszanek tych należą przede wszystkim mieszanki jednego lub kilku szczepów, mające właściwości kwasotwórcze, ochronne i nadające określone właściwości organoleptyczne. Coraz częściej można jednak zauważyć, że firmy poszerzają swoją ofertę o szczepy probiotyczne lub obniżające zawartość cholesterolu, a także inne właściwości, które mają charakter nie tylko utrwalający czy nadający smak.

W celu nadania charakterystycznych cech sensorycznych lub właściwości funkcjonalnych i prozdrowotnych produkowanej żywności stosuje się wiele zabiegów technologicznych i biologicznych. Należy do nich między innymi fermentacja, jako jeden ze znanych procesów technologicznych w utrwalaniu żywności. Spośród dużego asortymentu żywności dodatek kultur drobnoustrojów jako starterów ma szczególne znaczenie w produkcji wyrobów piekarniczych, mięsnych, mlecznych, owocowo-warzywnych oraz napojów alkoholowych. W przemyśle mięsnym konieczność stosowania kultur starterowych, np. do produkcji kiełbas surowo dojrzewających, została udokumentowana na początku XX w. Z czasem zaczęto zgłaszać patenty dotyczące stosowania kultur starterowych w procesie produkcji kiełbas, jednak pierwsze preparaty zawierające takie kultury pojawiły się na rynku w latach sześćdziesiątych XX w. należy wspomnieć, że prekursorami zastosowania preparatu do skruszenia i skrócenia czasu dojrzewania mięsa, składającego się z bakterii kwasu mlekowego (Leuconostoc mesenterioides, Leuconostoc dextranicum, Leuconostoc pleofructi), byli Jensen i Paddock (1940). W USA były to głównie bakterie Pediococcus, natomiast w Europie wprowadzono dodatkowo bakterie z rodzaju Micrococcus. Kryterium doboru kultur starterowych na dwóch kontynentach wynikał z innych warunków prowadzenia dojrzewania oraz różnic w wymaganiach sensorycznych dla gotowego produktu. Stosowanie jednego szczepu w danej kulturze znacznie ograniczało możliwości fermentacyjne, dlatego w kolejnym dziesięcioleciu zaczęto używać preparatów mieszanych kultur bakterii Micrococcus i Lactobacillus plantarum. Kontrolowanie procesu dojrzewania wymaga stosowania kultur starterowych, dzięki którym uzyskuje się produkty o charakterystycznych cechach sensorycznych i utrwaleniu, ale nade wszystko bezpiecznego dla zdrowia konsumentów.

Asortyment produktów probiotycznych na rynku żywnościowym jest szybko poszerzany, czemu sprzyja promowanie ich korzystnego wpływu na zdrowie - choć nadal zdominowany jest przez produkty pochodzenia zwierzęcego. Największy udział w tego rodzaju żywności stanowią przetwory mleczne, stwarzające dość dobre środowisko dla mikroflory probiotycznej, dla których najwcześniej udało się spełnić warunek „minimalnej efektywnej dawki” probiotyków. Po skutecznym wejściu na rynek probiotycznych przetworów mlecznych nastąpił wzrost zainteresowania tą częścią rynku innych branży przemysłu spożywczego, w tym branży mięsnej. Fermentacja mięsa jest jedną z tradycyjnych technologii utrwalania tego surowca. Wywodzi się ona najprawdopodobniej z rejonu Morza Śródziemnego. W starożytnym Rzymie, w celu utrwalenia mięsa mieszano je z solą, cukrem i ziołami - uzyskiwano produkt o pożądanych cechach sensorycznych, który mógł być długo przechowywany. Prawdopodobnie łagodny klimat i częste opady deszczu (odpowiednia wilgotność środowiska) sprzyjały prawidłowemu procesowi spontanicznej fermentacji mięsa. Natomiast w rejonach północnej Europy utrwalano mięso metodą solenia i suszenia. Podstawowym problemem technologicznym przy produkcji wędlin fermentowanych jest zbyt niska zawartość glukozy w świeżym mięsie, która wynosi od 4,5 do 7,0 mM/g mięsa. Ilość ta jest niewystarczająca do zapewnienia efektywnego przebiegu fermentacji i szybkiego obniżenia wartości pH. W takim przypadku mikroorganizmy zaczynają wykorzystywać aminokwasy jako alternatywne źródło węgla, co prowadzi do zapoczątkowania procesu psucia mięsa. Dlatego przy produkcji mięsnych wyrobów fermentowanych stosuje się dodatek sacharydów (mono-, di- i polisacharydów) w ilości średnio 0,4-0,8%. Wytworzony przez bakterie kwas mlekowy powoduje obniżenie pH do ok. 4,8–5,0, co zapewnia stabilizację mikrobiologiczną produktu. Następnym ważnym problemem technologicznym jest dobór odpowiednich mikroorganizmów i warunków ich rozwoju podczas prowadzenia procesu fermentacji mięsa. Główną rolę w procesie fermentacji mięsa odgrywają bakterie kwasu mlekowego (LAB). Typowe szczepionki stosowane do wszystkich typów wędlin fermentowanych zawierają bakterie gatunku: Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici i Pediococcus pentosaceus. W Europie do produkcji wędlin dojrzewających używa się głównie szczepionki z kulturami bakterii Lactobacillus sakei i Lactobacillus curvatus. Oprócz bakterii mlekowych, w składzie starterów znajdują się mikrokoki, najczęściej z gatunku Micrococcus varians, a także Staphylococcus xylosus, Staphylococcus carnosus i Streptomyces griseus (tab. 1). 

kultury starterowe postep w technologii przetwarzania zywnosci3

Kolejnym zadaniem technologicznym jest sposób wprowadzania szczepionki do mięsa. Zależy on od stanu rozdrobnienia produktu. Kultury startowe są produkowane najczęściej w formie liofilizowanej lub mrożonej. Wprowadzane są do farszu mięsnego zwykle po uprzednim wymieszaniu z zimną wodą lub z solanką peklującą. Znacznie trudniejszy jest proces zaszczepienia kulturami startowymi w przypadku wyrobów z mięsa nierozdrobnionego. W tego typu produktach ważną rolę odgrywa dobór surowca, gdyż trudniejsza jest dyfuzja składników soli, co powoduje wzrost niepożądanej mikroflory i prowadzi do zepsucia produktu lub wystąpienia zagrożenia zdrowotnego. Problemy technologiczne stwarza też zróżnicowana konsystencja poszczególnych mięśni. Różnice w konsystencji mięśni są m.in. wynikiem obecności tłuszczu na ich powierzchni. Zróżnicowana ilość tłuszczu na powierzchni powoduje nierównomierne podsuszanie, którego skutkiem jest różnica aktywności wody pomiędzy mięśniami, a tym samym nadmierny wzrost lub zahamowanie rozwoju drobnoustrojów. Objawami zepsucia mogą być: miękka konsystencja, przebarwienia, a nawet perforacja mięsa występująca przy nadmiernym wytwarzaniu gazów. Ważnym parametrem technologicznym jest także temperatura procesu fermentacji, zwykle wynosząca 15 - 26°C. Niższa temperatura procesu fermentacji pozwala na uzyskanie produktu wysokiej jakości, o długim okresie dojrzewania i przydatności do spożycia. Natomiast zastosowanie wyższej temperatury umożliwia skrócenie czasu fermentacji, jednak istnieje wtedy ryzyko rozwoju niepożądanych mikroorganizmów. Dłuższy czas fermentacji pozwala także na uzyskanie produktów o większej ilości i różnorodności substancji smakowych. 

Wykorzystanie bakterii probiotycznych do surowo dojrzewających produktów mięsnych nie jest proste i znajduje się na etapie ciągłych badań naukowych oraz zastosowania produkcyjnego. Przyczyn takiego stanu można upatrywać we właściwościach surowca do produkcji wyrobów dojrzewających. W przypadku produkcji wyrobów mięsnych nie ma technologicznych możliwości obniżenia początkowego poziomu drobnoustrojów w samym surowcu czy farszu, tak jak to jest przeprowadzane (w wyniku procesu cieplnego) w mleku, soku czy innych produktach żywnościowych. Ponadto aktywność wody kiełbasy lub mięsa surowego jest znacznie niższa niż mleka czy soku, co tolerują tylko niektóre bakterie probiotyczne. Bakterie probiotyczne w produkcji wędlin surowo dojrzewających nie są powszechnie stosowane, co wiąże się z brakiem opracowania szczegółowej technologii procesu wprowadzania szczepu do produktu, warunków i zasad postępowania podczas fermentacji, wędzenia czy dojrzewania wędlin surowych. Mięso nie jest tak dobrym środowiskiem do rozwoju bakterii probiotycznych jak mleko, chociaż wzrost i przeżywalność omawianych mikroorganizmów jest możliwa. Przyczyny tkwią we właściwościach surowca mięsnego, w którym podczas wychładzania i przygotowywania do przetwórstwa namnaża się mikroflora środowiskowa, również bakterie kwasu mlekowego.

Wśród licznych asortymentów przetworów mięsnych współcześnie uważa się, że farsz kiełbas surowych fermentowanych jest znakomitym medium bytowania dla drobnoustrojów probiotycznych. Te dojrzałe, nie poddane obróbce cieplnej kultury starterowe postep w technologii przetwarzania zywnosci2 przetwory mięsne zawierają w jednym gramie z reguły od 50 do 500 mln bakterii kwasu mlekowego, które w znaczącym stopniu przyczyniają się do bezpieczeństwa konsumpcji tego rodzaju wyrobów oraz kształtują właściwości sensoryczne produktu. W przypadku kiełbas dojrzewających bakterie probiotyczne muszą być dodane przy sporządzaniu farszu. Podczas dojrzewania kiełbas surowych muszą się one „bronić” jako bakterie nietypowe wobec mikroflory naturalnie zasiedlającej farsz kiełbas surowych fermentowanych. W efekcie oznacza to, że powinny być obecne w kiełbasie surowej, jako produkcie końcowym, na poziomie co najmniej 106 jtk/g. Tradycyjna technologia produkcji kiełbas surowych wymaga wzrostu określonych, dobrze przystosowanych do tych warunków środowiska bakterii kwasu mlekowego, przede wszystkim Lactobacillus sakei i Lactobacillus curvatus. Stąd też oba te gatunki bakterii stosuje się jako kultury starterowe do kiełbas surowych. Często jako kultury starterowe przy produkcji kiełbas surowych używa się też Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidilactici, Staphylococcus carnosus i Staphylococcus xylosus.

Probiotyczne kultury bakterii dostępne w handlu (Lactobacillus casei subsp. paracasei, Bifidobacterium lactis i inne) można zastosować w produkcji krajalnych kiełbas surowych (m.in. salami) bez obawy o wystąpienie wad technologicznych. W produkcie gotowym drobnoustroje te (Lactobacillus casei) przeżywają w akceptowanej liczbie. W porównaniu z użyciem typowych kultur starterowych smak produktów jest nieco bardziej kwaśny. W produkcji surowo dojrzewających kiełbas, np. salami wykorzystuje się farsz mięsny składający się z rozdrobnionego mięsa, słoniny oraz soli peklujących i kultur starterowych, w tym przypadku bakterii mlekowych o właściwościach probiotycznych. Tak przygotowane batony kiełbas bądź inny rodzaj wędlin surowych poddawane są procesowi fermentacji, wędzenia, a następnie dojrzewaniu właściwemu w kontrolowanych warunkach temperatury oraz wilgotności. Wędliny surowo dojrzewające mają specyficzne właściwości sensoryczne wysoko cenione przez konsumentów. Charakterystyczny smak oraz zapach produktów mięsnych dojrzewających powstaje właśnie podczas odpowiednio przeprowadzonego procesu fermentacji oraz wędzenia. Bakterie probiotyczne mają duży udział w kształtowaniu cech sensorycznych. Wykazują również korzystny wpływ nie tylko na jakość sensoryczną produktu, ale również mogą przyczynić się do zahamowania rozwoju mikroflory patogennej, np. Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes.

Na rynku jest coraz więcej produktów probiotycznych. Są one coraz powszechniej akceptowane przez konsumentów jako nieodzowny składnik diety współczesnego, nowoczesnego człowieka. Wiele firm już dzisiaj stara się wychodzić naprzeciw oczekiwaniom konsumenta poszukują nowych rozwiązań stosowania probiotycznych dodatków, które będą spełniały funkcję a i wykazywały rentowność utrzymania produkcji. Również jednostki naukowe przeprowadzające badania stwarzają parasol ochronny potwierdzając korzystne oddziaływanie na organizm i wykazujące prawidłowe funkcje w samym produkcie. Sprzyja to rozwojowi technologicznemu, jak i potęguje zaufanie konsumenta do tego rodzaju żywności w codziennej diecie.

Stosowanie kultur starterowych w technologii produkcji żywności niesie za sobą wiele korzyści m.in. prozdrowotne w zapobieganiu i leczeniu wybranych chorób cywilizacyjnych. Powoduje to, że spożywanie tradycyjnej żywności fermentowanej staje się coraz powszechniejsze wśród konsumentów. Producenci żywności fermentowanej stawiają wysokie wymagania stosowanym kulturom starterowym w przetwórstwie, które mają między innymi zwiększyć możliwość adaptacji mikroorganizmów do efektywniejszej fermentacji żywności. Możliwości jakie niesie za sobą postęp w biotechnologii i inżynierii genetycznej pozwala na stworzenie kultur ochronnych na mięso świeże w celu zapewnienia naturalnej ochrony, zwłaszcza gdy zmienia się sytuacja prawna lub metody oceny stosowane w laboratoriach kontrolnych. Nieuniknione są zależności związane z uwzględnieniem odmiennych rozwiązań w skali międzynarodowej ze względu na różnorodność potrzeb oraz odmienność występujących problemów powiązanych z prowadzeniem procesów technologicznych w czasie całego cyklu produkcyjnego. Również unowocześnienie oraz innowacyjność podstawowych zabiegów technologicznych z wykorzystaniem coraz to nowszych, niekiedy kombinowanych procesów przetwórczych, będzie wymuszało od producentów kultur starterowych kolejnych nowszych pomysłów, by zwiększyć ich funkcjonalność pod każdym niemal względem. Można śmiało stwierdzić, że produkty mięsne z probiotykami zdobywają rynek konsumencki, a dalszy rozwój i jakość produktów oferowanych przez producentów da im możliwość wyboru.

dr Roman Dawid Tauber

mgr inż. Tomasz Borowy

mgr Olha Kovinko

Wyższa Szkoła Hotelarstwa i Gastronomii w Poznaniu

 

 

Czytany 542 razy

Prenumerata

Teraz prenumeratę roczną  dostaniesz z fantastyczną zniżką...

Mięsne Technologie 2018 JESIEŃ

Mięsne Technologie 2018 LATO

 

Mięsne Technologie 2018 WIOSNA

Mięsne Technologie 2017 ZIMA

 
  • Technologia pakowania mięsa +

    Zmieniający się w ostatnich latach styl życia społeczeństwa wymusza oferowanie konsumentowi żywności „wygodnej" i to pod wieloma względami. Dotyczy to Więcej...
  • Atmosfery ochronne w przetwórstwie żywności pochodzenia zwierzęcego +

    Żywność to bardzo wrażliwa substancja biologiczna, narażona na zniszczenie zarówno przez czynniki mikrobiologiczne jak i procesy chemiczne. Psucie żywności w Więcej...
  • Aktualne tendencje w stosowaniu dodatków +

    Aktualne tendencje w stosowaniu dodatków o działaniu przeciwdrobnoustrojowymi przeciwutleniającym w przetwórstwie mięsa Wyroby mięsne, zwłaszcza nie poddane peklowaniu, są podatne na zmiany Więcej...
  • Próżnia a czas przydatności do spożycia +

    Utrzymanie jakości i trwałości mięsa jest jednym z ważniejszych celów pakowania w przemyśle mięsnym. Jakość dla konsumenta kryje się w Więcej...
  • PRODUKCJA POD LUPĄ IT +

    Sektor mięsny wymaga od dostawców i integratorów rozwiązań IT specyficznego podejścia, wymuszanego przez niestandardowy proces produkcji - najpierw odbywa się rozbiór, Więcej...
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10