Hasznos ill. az élelmiszerelőállítás során alkalmazott mikroorganizmusok

A minőség dimenziói élelmiszereknél megnevezése alakító terméktulajdonságai szerepe Garanciális (alapvető, statikus) minőség Mikrobiológiai-higiéniai jellemzők, Idegenanyag-tartalom, Kémiai összetétel, Fizikai jellemzők, Érzékszervi jellemzők (külső, íz, állomány, szag, szín) Élelmiszer biztonságos fogyasztása = élelmiszerbiztonság (Food Safety) Törvényes forgalmazhatóság alapja „belépőjegy a nagy piaci arénába” Funkcionális (dinamikus) minőség Használati érték (előny) Táplálkozási (fogyasztási) érték (előny) Fogyasztók megelégedettségének javítása Egészségmegőrzés, betegségmegelőzés Összességében piaci előny szerzése, biztosítása Food Safety=az élelmiszerek ne lehessenek mikrobiális fertőzések hordozói és a fokozódó környezetszennyezés ellenére se kerülhessenek beléjük az ember egészségére káros mérgező (toxikus) anyagok. A garanciális minőség élelmiszerbiztonságot nyújtó jellemzőit elsődlegesen a mikrobiológiai, higiéniai tulajdonságok és az un. idegen-anyagtartalom határozza meg. A biztonságos fogyaszthatósági kritériumon túl természetesen még további fontos termékjellemzőket kell hordoznia: Kémiai összetétel, zsír- fehérje- CH-, ásványianyagtartalom Fizikai jellemzők,pl: tejföl esetében a viszkozitás, csomómentes sima állomány, vaj hidegen kenhetősége Érzékszervi jellemzők (külső, íz, állomány, szag, szín) Mivel a garanciális minőséget tartalmazó állami előírásokat minden élelmiszergyártó szervezetnek kötelezően be kell tartania, e minőség jegyeit valamennyi élelmiszernek hordoznia kell, következésképpen egyik termelő termékei sem élveznek piaci előnyt, pedig ez a piacgazdaság lényege. Olyan terméket fejlesztenek, aminek minősége meghaladja az államilag kötelező garanciális minőséget, fogyasztó számára vonzó előnyöket tartalmazzanak. Ilyen terméktulajdonságok: Használati előny pl: praktikus könnyen nyitható-zárható csomagolás, olcsóbb ár, hosszabb eltarthatóság, kakaós tej üledékmentessége Táplálkozási előny: termékre jellemző organoleptikai és táplálkozásbiológiai érték (előny) fő funkciója az egészségvédelem, általa a jó életminőség biztosítása. Különösen azok az élelmiszerek értékelődtek fel, amelyek ún. bioaktív (egészségvédő) hatóanyagokat eleve tartalmaznak, avagy ilyenekkel dúsították őket. Ezeket hívja a szakma funkcionális élelmiszereknek.

Hasznos mikrobák felhasználásának célja Adott élelmiszer-előállítás technológiai folyamatában mikroorganizmusokat vagy azok produktumait alkalmazzák, hogy a kész élelmiszer táplálkozási (fogyasztási) és használati értékét növeljék. Az élelmiszeriparban régóta alkalmazott eljárás, hogy a termékek állományának, ízének, aromájának és színének kialakítása érdekében baktérium vagy gomba színtenyészeteket használnak fel az élőállítás során, melyeket starterkultúrának nevezünk. Végén: Legrégebben a tejipar alkalmaz tenyészeteket, azonban más iparágak, főleg a húsipar is felhasználja ezeket a bizonyos termékek előállítására. A sütőiparban alkalmazott élesztő is annak tekinthető, ami nem más, mint a Saccharomyces cerevisiae nevű sarjadzó gomba.

Követelmények a kultúrákkal szemben Rendelkeznie kell a technológiailag kívánatos tulajdonságokkal, továbbá egészségügyileg aggálymentesnek kell lennie; Sem a kultúrában, sem annak anyagcseretermékében terápiás célra alkalmazott antibiotikum nem lehet kimutatható mennyiségben; El kell kerülni az alkalmazott kultúra mikroorganizmusainak nemkívánatos elterjedését az üzemben és környékén (szellőzés, szennyvíz által).

Csoportosítás I. 1. Élelmiszerbe kerülő mikroorganizmusok, mint adalékanyagok Fajösszetétel szerint Tisztatenyészet Keverékkultúra Anyagcseretermék képzési helye szerint Endogén anyagcseretermékek – főleg szénhidrát metabolizmus termékei (szerves savak, etanol, CO2, aromaanyagok) Exogén anyagcseretermékek – mikrobiális exoenzimek által képződő termékek (főleg zsír- és fejhérje-bomlástermékek, mint aromaanyagok) valamint exkrétumok (pl. poliszacharidok) Kultúra forgalomba hozatalának módja szerint Tisztatenyészet- 1 ismert faj alkotja Keret- legalább 2 faj alkotja - Figyelembe kell venni az egyes komponensek különböző környezeti igényeit. Szimbiózisban legyenek, ne versengjenek egymással.

Különböző típusú kultúrák felhasználási módja kultúrázott tejtermékek előállítására LABORBAN Folyékony kultúra (Csíraszám min: 5 X 108/g) Liofilezett kultúra (Csíraszám min: 109/g) Koncentrált liofilezett és mélyfagyasztott kultúra (Csíraszám min: 1010/g) Liofilezett DVS és mélyfagyasztott DVS kultúra (Csíraszám min: 1011/g) Törzskultúra Átoltás nélkül, közvetlenül a termékbe ÜZEMBEN Anyakultúra A starter kontrolált körülmények között felszaporodik. Ph, aroma, íz és állag kialakítás. Laktózt tejsavvá bontja. Eltarthatóbb termék+ nő a tápérték és az emészthetőség. Tömegkultúra Termékalapanyag

Csoportosítás II. 2. A mikroorganizmus meghatározott anyagcsereterméke kerül az élelmiszerbe Adalékanyag – mikrobiális eredetű szerves savak, etanol, exopoliszacharidok Segédanyagok – mikrobiális eredetű enzimek pl. tej megfosztása a laktóztól laktáz enzimmel

Az élelmiszeripar alap-, adalék- és segédanyagai Alapanyag: élelmiszer előállítására alkalmas növény, állati vagy ásványi eredetű termék ill. termény Adalékanyag: Minden olyan természetes vagy mesterséges anyag, amelyet élelmiszerként önmagában általában nem fogyasztunk, hanem az élelmiszerhez előállítása folyamán adnak hozzá, abból a célból, hogy a termék kémiai, fizikai és mikrobiológiai tulajdonságait kedvezően befolyásolja. Már kis koncentrációban képesek a termékek alapvető tulajdonságait (szín, aroma, íz, állomány) módosítani. Hozzáadása azt eredményezi, hogy önmaga vagy származéka az élelmiszer összetevőjévé válik, elfogyasztásra kerül. pl: alapanyag-feljavítók, biológiaiérték-növelők, kultúrák, állományjavítók, édesítők, ízesítők, színezők Segédanyag: nem kerül a termékbe, de szakszerű előállításához nélkülözhetetlen és a gyártás folyamán felhasználódnak. Elkerülhetetlenül maradékok jelenlétét, származékok keletkezését hozza magával a késztermékben. pl: mosó- és fertőtlenítőszerek, csomagolóanyagok, víz Alapanyag-feljavítók Pl: félkemény sajtok gyártásakor a kóli-aerogeneszek okozta ún. korai puffadás gátlására a kálium-nitrát 3-10g/100 l tej, a kemény sajtok (pl. ementáli) klosztrídiumok okozta ún. késői puffadásának gátlására pedig a hidrogén-peroxid 30%-os oldatát 0,1 l/100 l tej mennyiségben szokták alkalmazni. Biológiaiérték-növelők: egyes alkotórészek dúsatása: vitaminok, ásványi anyagok vagy fehérjék.

Tejtermékek előállításához alkalmazott mikroorganizmusok, ill. kultúrák „Savanyító kultúrák” = tejsavbaktérium tenyészetek „Érlelő kultúrák” Propionsavbaktérium tenyészetek Rúzstenyészet Nemespenész-tenyészet „Savanyító kultúrák” sajt, vaj, túró és savanyú tejtermékek „Érlelő kultúrák” = kemény sajtokhoz Rúzstenyészet - lágysajt Nemespenész-tenyészet – rokfort és camambert

„Savanyító kultúrák” mezofil kultúrák Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Aludttej, tejföl- és túró-féleségek, savanyú író, vaj, friss sajtok Vajkultúra: Lactococcus lactis subsp. lactis Lactococcus lactis subsp. cremoris Lactococcus lactis subsp. lactis var. diacetilactis Leuconostoc mesenteriodes subsp. dextranicum Leuconostoc mesenteriodes subsp. cremoris 25-30 °C szaporodási optimum, Közepes mennyiségű tejsav- és a fokozott aroma- (acetoin, diacetil) termelés Kefír Kefír kultúra Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Lactobacillus brevis Lactobacillus caucasicus Torula kefir Saccharomyces fragilis és más alkoholképző élesztők 18-22 °C, hőmérséklettel irányítható a mikrobakomponensek mennyisége és aránya, ennek következtében anyagcsere-termékeik (pl. a tejsav, alkohol, szén-dioxid, aromaanyagok) képzése is. A rendes kefirnek picit púposnak kell lennie. Ha felülfertőződik, akkor a rendes kefir nem tud előállni. Úgy is szoktak kefirt készíteni, hogy az aludttejbe kevernek kefiraromát.

„Savanyító kultúrák” mezofil kultúrák Speciális termék Mikroorganizmus Meg-jegyzés Kumisz Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Lactobacillus acidophilus Saccharomyces lactis Laktózerjesztő élesztők (Kluyveromyces marxianus) Acidofilus-élesztős tej Acidofilin Lactococcus lactis subsp. lactis kefírkultúra Nyúlús tej és tejföl Vajkultúra Lactococcus lactis subsp. lactis var. longi Lappföldi (nyúlós) aludtej Lactococcus lactis subsp. lactis var. taette laktózerjesztő élesztők, penészek

„Savanyító kultúrák” termofil kultúrák Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Sajtok Lactobacillus helveticus Lactobacillus casei Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Savtermelők, intezívebbek, mint a Lactococcus 37-40 °C Joghurt + Feta sajt Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 37-42 °C Acetaldehid termelés Bifidusz tej „Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum Bifighurt „Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Biogard „Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum Lactobacillus acidophilus Bioghurt Lactobacillus acidophilus

„Érlelő kultúrák” Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Kemény sajt (ementáli, nálunk pannónia) Propionsavbaktérium-kultúra: Propionibacterium freudenreichii subsp. schermannii Propionibacterium freudenreichii Hőkezelt tej esetén tisztatenyészete szükséges CO2 lyukacsos a sajt +Propionsav, ecetsav sajtíz A sajttejbe, vagy formázás előtt az alvadékba öntik. Rúzskultúra Rúzskultúra: Brevibacterium linens Sajtok felületén az ajakrúzshoz színéhez hasonló bevonatot képez. (Pálpusztai) Intenzív fehérjebontó „Nemespenész”sajtok pl. Roquefort pl. Camembert Penicillium roqueforti Penicillium caseicolum (fehér), régebben P. camemberti (kékes színű) Néhány tőrzsét toxintermelőnek találták minősítés: génszinten toxinmentes, Aerob átszúrják a sajtot Első sorban zsírbontó Aerob tulajdonság sajt felületén nő, Intenzív fehérjebontással, speciális aromaaanyagok termelésével

Húskészítmények előállításához alkalmazott mikroorganizmusok, ill Húskészítmények előállításához alkalmazott mikroorganizmusok, ill. kultúrák Starter kultúra: érés gyorsítása, szín- ízkialakítása Felületi érlelő kultúrák Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Bélbe töltött, szárított húskészítmények -nyerskolbász (gyors érlelés) -szárazáruk (lassú érlelés) Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis Lactobacillus pentosus Lactobacillus curvatus Pediococcus acidilactici Pediococcus pentosaceus Micrococcus lactis Micrococcus aurantiacus Staphylococcus carnosus Staphylococcus xylosus tejsavtermelők pH , növelik a vízleadást, szaporodásuk során kitöltik a szabad vízteret gátolják a nemkívánatos flóra elszaporodását Homofermentatív tejsavbaktériumok előnyben 99%-ban tejsavat állít elő Heterofermentatív: CO2, tejsav, ecetsav, propionsav aromatermelők proteolitikus, lipolitikus aktivitás folytán illó aminokat, rövid szénláncú zsírsavakat hoznak létre Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Penészbevonatos szárított húskészítmények pl.: téliszalámi Penicillium nalgivensis Penicillium candidum Az üzemekben házikultúra alakul ki. TOXIN!!! A téliszalámit 60-100 napig érlelik.

Egyéb fermentált élelmiszerek előállításához alkalmazott mikroorganizmusok, ill. kultúrák Alkoholos erjedés mikroorganizmusai Szerves savakat képző mikroorganizmusok Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Sör Saccharomyces cerevisiae Bor, pezsgő Saccharomyces cerevisiae- fajélesztők Vadélesztők (Hanseniospora, Candida, Pichia) alkoholtűrése gyenge Etanol Kenyér Szárított és sűrített élesztő (60 kg liszthez 1 kg élesztő kell) Termék Mikroorganizmus Megjegyzés 5-keto-glukonsav Acetobacter suboxidans L-borkősav 2-keto-glukonsav Serratia marcescens izoaszkorbinsav Savanyú káposzta, kovászos uborka, olajbogyó Lactobacillus plantarum, élesztők Tejsavas erjedés Az alkoholtartalmú italokat már a korai civilizációk is ismerték. A felfedezés, hogy az alkoholt lehet desztillálni – s ugyanígy besűríteni -, Kínából vagy az arab világból származik. Desztilláló üzemek Európában csak a XVII. sz. közepén kezdtek megjelenni.

Penészgombák Termék Mikroorganizmus Megjegyzés Cereáz enzim Aspergillus fajok Elcukrosítja a keményítőt a sütőipar számára. „Nemespenész” sajtok Penicillium roqueforti Penicillium caseicolum Penészbevonatos szárított húskészítmények pl.: téliszalámi Penicillium nalgivensis Penicillium candidum antibiotikumok Penicillium fajok Szőlőszemek „nemes rothadása” Botrytis fajok Citromsav Aspergillus niger, Aspergillus wentii Ecetsav Acetobecter aceti, A. pasteurianus

A tejsavbaktériumok jellemzése Lactobacillaceae család, kokkusok (Lactococcus, Enterococcus, Leuconostoc) és pálcák (Lactobacillus), Spórát nem képeznek, Bizonyos kivételekkel nem mozgók, Energianyerés szénhidrátbontás útján, melynek mellékterméke a tejsav Obligát erjesztők Oxidáz és kataláz negatív Anaerob és aerotoreláns baktériumok Tápanyagigény: komplex ( nincs működőképes citromsavkörük, számos sejtösszetevőt nem tudnak szintetizálni) vitaminok, aminosavak, purin és pirimidin, komplex táptalaj – élesztőkivonat, savó, vér Nagymértékű savtűrőképesség, 5,5 pH opt. szaporodás Laktóz hasznosításai képesség Laktóz + H2O β-galaktozidáz D-glükóz + D-galaktóz

Tejsav izomerek COOH COOH COOH COOH H C OH HO C H H C OH HO C H CH3 CH3 CH3 CH3 D (-) balra L (+) jobbraforgató DL (-+) racemens A propionsavból vezethető le aszerint, hogy a hidroxil-csoport milyen helyzetben van a karboxilcsoporthoz képest. Az etilidéntejsav=közönsége stejsav a természetben is előfordul, tejsavas erjedés terméke. Minthogy a tejsav asszimetriás szénatomot tartalmaz, ezért balra, jobbraforgató és racemens tejsav alakban ismeretes. Hústejsa=jobbraforgató (glikogén lebontása során keletkezik)

Tejsavbaktériumok előfordulása a természetben Tej: Lb. lactis, Lb. bulgaricus, Lb. helveticus, Lb. casei, Lb. acidophilus, Lb. brevis, Lc. diacetilactis Ép és bomló növényi részek: Lb. plantarum, Lb. delbrueckii, Lb. fermentum, Lb. brevis, Lc. Lactis, Lc. mesenteroides Bélcsatorna és nyálkahártyák (emberi és állati): Lb. acidophilus, Bifidobacterium sp., Enterococcus faecalis, Streptococcus salivarius, Str. bovis ...

Szénhidrátbontás és a fermentáció termékei Tejsavas erjedés módja szerint: HOMOFERMENTATÍV tisztán (min. 90%) tejsav képződik a glikolízis során csak kis hányad piruvát dekarboxilálásából keletkezik ecetsav, etanol, és CO2; HETEROFERMENTATÍV glikolízis enzimei közül az aldoláz és a triózfoszfát-izomeráz hiányzik Glükóz bontása pentózfoszfát úton történik Tejsav, etanol vagy ecetsav és CO2 képződik

Homofermentatív Kokkuszok Pálcák Homofermentatív: C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH Kokkuszok Pálcák Lactococcus lactis subsp. lactis Termofil (opt. hőm. 40°C, 15 °C-on nem nő) Lactococcus lactis subsp. lactis var. diacetilactis Lactococcus lactis subsp. cremoris Streptococcus salivarius subsp. salivarius Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Streptococcus agalactiae Streptococus pyogenes Streptococcus bovis Enterococcus faecalis Pediococcus acidilactici Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Lactobacillus helveticus Lactobacillus acidophilus Lactobacillus salivarius Mezofil (opt. hőm. 30-37°C, de 15 °C-on is nő) Lactobacillus casei Lactobacillus alimentarius Lactobacillus coryniformis Lactobacillus plantarum Lactococcus lactis subsp. Lactis-megalvasztja a szobahőn tartott tejet, ami savanykás, üres izű, jellegtelen lesz. Néhány törzse antibiotikumot (nizin) termel, amely sok G+ szervezetet gátol. Változata a diacetilactis aroma anyagokat acetoint és diacetilt is termel. Lactococcus lactis subsp. cremoris-nyálkát termel, emiatt az alvadék keményebb, összerázás után tejfölszerűen sűrű lesz. Néhány törzs bontja a citrátokat, amelyekből széndioxidot, ecetsavat, acetoint, diacetilt termel. Ezért az alvadék íze telt, zamatos. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus- alvadéka édeskés ízű, jellegzetes zamattal. A pasztőrözést túléli, hőálló képességének nagy tejipari jelentősége van. Egyrészt a pasztőrözött tejben elszaporodhat, és megalvasztja a tejet. Másrészt hasznos, mert intenzívebb utómelegítésű sajtok (ementáli, parmezán) kultúráinak egyik alkotója. A tejiparban egyes savanyú tejtermékek és a keménysajtok gyártásához használják fel. Előfordul a szopós borjak gyomrában. Streptococcus agalactiae A tehén tőgyébe jutva fertőző, hurutos tőgygyulladást okoz,a pasztőrözést néha túléli. Streptococus pyogenes sok törzse hőstabil eritrogén toxint termel, amely igen sokféle betegséget okozhat pl. vörheny. Teheneken tőgygyulladást okozhat. Izolálható az emberi légzőszervekből, a vérből, a fertőzött tehenek tőgyéből és tejéből. Streptococcus bovis Előfordul a kérődzőkben, nagy számban az emberi székletben is. Szennyeződéssel kerül az élelmiszerbe. Enterococcus faecalis székletben Pediococcus acidilactici hústermékek fermentációjához használják Lactobacillusok főként székletben és a bendőben fordulnak elő. 3 csoportba sorolhatókLactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus- joghurtgyártás Lactobacillus helveticus- Keménysajtok gyártásakor intenzív savtermelő és fehérjebontó tulajdonsága miatt használják, Lactobacillus acidophilus – emberi szervezetben élnek, de soha nem patogének. Nagy savtűrő képességük szerepet játszik a bél természetes mikroflórájának fenntartásában és megőrzésében. Ugyanakkor savtermelése szerepet játszik a fogszuvasodás előidézében. Lactobacillus salivarius Lactobacillus casei- sajtgyártás. Erőteljes cukor és kifejezett kazeinbontó. Lactobacillus alimentarius Lactobacillus coryniformis Lactobacillus plantarum-a savanyúságok és a siló takarmányok természetes erjesztésében fontosak.

Heterofermentatív Kokkuszok Pálcák Heterofermentatív: C6H12O6 CH3-CHOH-COOH + CH3-CH2OH + CO2 (vagy CH3-COOH) Kokkuszok Pálcák Leuconostoc mesenteriodes subsp. mesenteroides Leuconostoc mesenteriodes subsp. dextranicum Leuconostoc mesenteriodes subsp. cremoris Leuconostoc lactis Leuconostoc citrovorum Lactobacillus bifermentans Lactobacillus brevis Lactobacillus fermentum Lactobacillus kandleri Lactobacillus viridescens Leuconostoc mesenteriodes subsp. dextranicum és citrovoruma tejsav mellett etilalkoholt, ecetsavat és széndioxidot, fontos aromaanyagokat termel (acetion, diacetil) AROMABAKTÉRIUMOK

Bifidobacterium-erjesztés Gram +, nem mozgó, nem spórás, nem savtűrő, kataláz -, opt. hőm 37-41°C, anaerob Bifidobacterium bifidum – heterofermentatív tejsavbaktérium, V és Y alakú sejtek Különösen újszülötteknél jelentős, mert egyedüli szerepet töltenek be a különböző infekciók megakadályozásában, mivel itt a normál bélflóra még kialakulatlan. A csecsemők bélflórájának több mint 25%-át teszik ki. Az emberi anyatejben található N-acetilglükózamint igényli tápanyagként. Glükóz fermentáció: 2 C6H12O6 2 CH3-CHOH-COOH + 3 CH3-COOH

Tejsavbaktériumok aromaképzése A glikolízis, proteolízis, lipolízis és egyéb anyagcsereutak fő- és melléktermékei. Homoenzimatikus glikolízis tejsav Heteroenzimatikus glikolízis tejsav, CO2, ecetsav, etanol, propoinsav, diacetil, acetaldehid Citromsav bontás diacetil, acetoin, 2-3-butilén-glikol Proteolízis peptidek, aminosavak, kéntartalmú vegyületek (merkaptán) Lipolízis zsírsavak (vajsav, olajsav) Vajaroma diacetil - Leuc. cremoris (laktóz, citromsav) - Leuc. diacetilactis (citromsav) Joghúrt aroma acetaldehid

Propionsavbaktériumok és a propionsavas erjedés Kérődzők bendő és bélbaktériuma Zsírsavakat, főleg propion- és ecetsavat képez tejsavból is. Coryneform, Gram+, nem mozgó, anaerob/aerobtoleráns, obligát erjesztő baktérium, oxidáz és kataláz +, így alacsony parciális oxigénnyomás mellett képes szaporodni. Lassan növekszik, opt. hőm. 30-37°C, opt. pH=7,0 Propionsavat képez – glükóz, szacharóz, laktóz, laktát, glicerin 3 tejsav 2 propionsav + ecetsav + CO2 + H2O (metil-malonil-CoA-út) Cofaktorok biotin, CO2, CoA, B12-coensim Nélkülözhetetlenek az ún. erjedési lyukas sajtok (pl. ementáli) gyártásában, mert itt az általuk termelt CO2 alakítja a termék lyukazottságát.

Brevibacterium linens jellemzése Gram+, pálca alakú, oxidáz-, nem mozgó, obligát aerob, indol-, VP-, opt. hőm. 20-30°C, opt. pH=7,0 Savat és gázt nem termel. Zsír- és fehérjebontó aktivitása „rúzzsal érő” sajtok aromakialakításánál fontos. 15% sótartalmú közegben is képes szaporodni.

Mikrobiális anyagcseretermékek és élelmiszeripari felhasználásuk A mikroorganizmus meghatározott anyagcsereterméke kerül az élelmiszerbe (a termelő mikróba nem). BIOTECHNOLÓGIA: három tudomány (mikrobiológia, kémia és műszaki ismeretek) integrálása annak céljából, hogy a mikro- (és makro-) szervezeteket ipari célra hasznosítsák. Ipari fermentáció Nyersanyagai: táptalajok, melyeket a mikroorganizmusok tenyésztésére használnak, mindazokat az anyagokat felvehető és felhasználható formában kell tartalmazniuk, amelyeket a sejt saját anyagainak felépítéséhez és az anyagcseretermékek előállításához szükségesek C-források (szénhidrátok) - tiszta glükóz, szacharóz - melaszok, malátakivonat, keményítő, dextrin, cellulóz, metanol, etanol N-források - ammóniumsók, karbamid, ammónia - élesztőkivonat, peptonok, (hús, kazein, szója), szójaliszt

Fermentációs technológia Fermentációs technika: mikroorganizmusok tenyésztése optimális körülmények között és metabolitok előállítása mikroorganizmusokkal vagy azok sejtalkotórészeivel Szakaszos (Batch-) fermentáció (lag-, log-, stacioner-, elhalási-fázis Folyamatos fermentáció (kemosztát vagy turbidosztátként, csőreaktor) Feldolgozástechnika: biológiai termékek kivonása (extrakciója) és tisztítása. Az egész sejtet használjuk fel (SCP) Intracellulárisan (nukleinsavak, vitaminok, enzimek, egyes antibiotikumok) Extracellulárisan (aminosavak, citromsav, alkohol, enzimek) Sejtekből és a tenyészszűrletből is kivohatók (pl.: B12 vitamin) Batch fermentáció: zárt rendszernek tekinthető, T=0 időpontban a fermentorban a sterilezett tápoldatot mikroorganizmusokkal beoltják, és optimális fiziológiai körülmények között tartják. A biomassza és a metabolit koncentráció állandóan változik. A batch tenyészetben a mikróbák szaporodásában 4 szakaszt különböztetünk meg: Lag-fázis: sejtszám változás nincs, mikrobák adaptálódnak az új környezethez. Log-fázis: sejttömeg többszöröződése, Stacioner- fázis: A tápanyagok metabolizálódása vagy az anyagcserében termelődő toxikus anyagok feldúsulása után a növekedés gyengül vagy teljesen leáll. A sejtek lízise folytán új tápanyagok válnak szabaddá, amelyek a túlélők lassú növekedéséhez vezetnek. Ebben a szakaszban igen sok, technológiailag igen értékes metabolit keletkezik. Csökkenő vagy elhalási fázis: A biomasza energiatartaléka elfogyott. Az ipari eljárásokban a kultúrát a log-fázisvégén vagy a stacioner fázis közben számolják fel. Ha folyamatos a fermentáció, a nyílt rendszerként működő bioreaktorba, folyamatosan vezetik be a steril tápoldatot, és egyidejűleg ugyanolyan mennyiségű átalakított tápoldatot visznek el a rendszerből a benne levő mikroorganizmusokkal együtt. Kemosztát: a sejtek növekedésének dinamikus egyensúlyát valamely anyag koncentrációjának változtatásával tartják fent. Ehhez bármelyik tápanyag felhasználható limitáló tényezőként. Turbidosztát: A sejtek növekedését a biomassza-koncentráció mérésével állandóan ellenőrzik, és a tápoldat hozzá és elvezetésének szabályozásával tartják állandó szinten. Csőreaktor: összekeverés nélkül a csőreaktoron folyik keresztül.

mikrobiális eredetű szerves savak, etanol, exopoliszacharidok Adalékanyag I. mikrobiális eredetű szerves savak, etanol, exopoliszacharidok 1.1 ETANOL felső erjesztésű élesztőtörzsek, mint Saccharomyces cerevisiae, Klyveromyces fragilis törzsek 2 lépcsős (Batch) fermentáció: Aerob biomassza Anaerob etanol 12 órán belül a Saccharomyces 10-20g szárazanyag/l tápoldat mennyisége mellett 10% etanolt termel. (kihozatal melasznál közel 90%) Folyamatos fermentáció Cukor korlátozás (<1g/l) és mikroaerofil környezet Végtermékgátlás: 5-10% alkohol kiküszöbölés Szénhidrát mennyiségének korlátozása Etanol elvonás

Adalékanyag II. 1.2. SZERVES SAVAK A tikarbonsavciklusban szereplő minden sav előállítható mikrobiológiai úton. Konkurenciát jelentenek a kémiai eljárások. 1.2.1. Citromsav ital és élelmiszeriparban ízesítő és konzerváló anyag (gyümölcslevek, -lésűrítmények, bonbonok, jégkrémek, lekvárok ízesítése, konzerválása primer anyagcseretermék szénhidrát tartalmú közegben Aspergillus niger, A. wentii Ipari eljárások: - felületi eljárások (20% 8-14 nap) - szubmersz eljárások (80% 8 nap) 1.2.2. Tejsav első szerves sav fermentáció az 1880-as években, ma elsősorban kémiai úton állítják elő.

Adalékanyag III. 1.2.3. Ecetsav alkohol tartalmú anyagokból befejezetlen oxidáció révén (nem erjedés) Termelő törzsek Túloxidálók (etanol-ecetsav-CO2 és víz) Acetobacter aceti, A. pasteurianus, A. peroxidans Nem képes az ecetet tovább metabolizálni: Gluconobacter oxydans, Az oxidációval 1 mol etanolból 1 mol ecetsav, valamint minden mol ecetsavra számítva 6 ATP képződik a légzési láncban. Optimális növekedéshez= ecetsav + etanol (>0,2 %) + oxigén kell! Termelés 13-14 % ecetsav Ipari eljárások: - felületi eljárások (tartályos-bükkfaforgács, kihozatal 90%) - szubmersz eljárások (kihozatal 98%-os)

Adalékanyag IV. 1.3. EXTRACELLULÁRIS POLISZACHARIDOK élelmiszerek, gyógyszerek és ipari termékek besűrítésére és stabilizálására, konzerválására használják. Xantán Xanthomonas campestris állítja elő aerob körülmények között. Italok, ömlesztett sajt, habtejszín, instant puding, emulzió-stabilizáló Alginát Pseudomonas aeruginosa, Azotobacter vinelandii Jégkrémek, instant puding, krémek Kurdlán Alcaligenes faecalis var. Myxogenes Puding gélesítő, nem szívódik fel kalóriaszegény Dextrán Leuconostoc mesenteroides, Acetobacter és Streptococcus spp. Vizes oldatok vizkozitásának növelése

Segédanyagok mikrobiális eredetű enzimek Amilázok: Keményítő hidrolízise: dextrán, maltóz, glükóz Bacillus, Aspergillus, Streptomyces és más fajok jelentősek Proteázok: (savanyú proteáz) rennet v. oltó enzim (rennin, chymáz, chymozin-borjúgyomorból kivonva) Mucor pusillus, Endothia parasitica, Mucor miehei Pektinázok: legalább 6 enzim Aspergillus niger, A.wentii Gyümölcslé tisztítás, viszkozitás csökkentés Laktáz (-galaktozidáz) tej megfosztása a laktóztól laktáz enzimmel (laktózmentes tejtermékek a laktóz-intoleranciával küzdőknek) Aspergillus oryzae, A. niger Kluyveromyces lactis, K. fragilis, Torula cremoris