Bakterie fermentacji mlekowej i ich rola w przemyśle mięsnym.

[Maxell]

Bakterie fermentacji mlekowej i ich rola w przemyśle mięsnym

 

 

Bakterie fermentacji mlekowej od lat w sposób spontaniczny przyczyniały do kształtowania specyficznych i pożądanych cech żywności pochodzenia roślinnego oraz zwierzęcego, a także utrwalania żywności. Były też elementem powodującym psucie się środków spożywczych. Metoda utrwalania żywności z wykorzystaniem fermentacji mlekowej jest uważana za jedną z najstarszych i stosowana jest ona nadal, zwłaszcza w wyrobach tradycyjnych pochodzenia roślinnego, a także zwierzęcego.

 

Fermentacja mlekowa jest procesem wewnątrzkomórkowym, który przebiega w warunkach ograniczonego dostępu tlenu bądź jego braku. Zachodzi przy obecności enzymów i polega na przemianie cukrów dzięki czemu pozyskiwana jest energia niezbędna do życia komórki, z jednoczesnym wytworzeniem kwasu mlekowego jako produktu ubocznego zachodzących przemian. Bakterie fermentacji mlekowej, poza wytwarzaniem kwasu mlekowego, który zakwaszając środowisko (obniżenie pH) przeciwdziała rozwojowi bakterii niepożądanych, posiadają również zdolność do produkcji bakteriocyn. Bakteriocyny są toksycznymi białkami, które hamują rozwój innych bakterii, a najbardziej popularnym przykładem takiego związku jest nizyna, która już od kilkunastu lat wykorzystywana jest w żywności jako substancja konserwująca.

LAB, czyli bakterie fermentacji mlekowej (ang. Lactic Acid Bacteria), ze względu na posiadanie podobnych cech związanych z przemianami metabolicznymi, są charakterystyczną grupą mikroorganizmów, wykorzystywaną w przemyśle spożywczym. Ich główną, wspólną cechą jest zdolność otrzymywania energii z cukrów, z jednoczesnym wytwarzaniem kwasu mlekowego jako głównego lub jednego z głównych związków przemiany materii (metabolitów). Bakterie należące do tej grupy dzieli się na dwa podstawowe rodzaje: homo i heterofermentatywne. Te pierwsze, wytwarzają znaczne ilości kwasu mlekowego jako główny metabolit, natomiast bakterie kwasu mlekowego heterofermentatywne, poza kwasem mlekowym, wytwarzają również inne zazwyczaj niepożądane związki jako produkty przemiany materii, np. kwas octowy, etanol czy dwutlenek węgla. Bakterie fermentacji mlekowej należą do bakterii beztlenowych Gram-dodatnich i rosną w zakresie temperatury od 6 do 46oC. Wartość pH, która jest optymalna dla tych bakterii to 4,0 – 4,5, ale wyróżnia się też takie, które rosną w niższych lub wyższych wartościach pH. Bakterie kwasu mlekowego wykorzystywane są głównie w procesach przetwarzania mleka do produkcji serów, jogurtów i innych tego typu produktów oraz w przetwórstwie owocowo warzywnym do wytwarzania kiszonek – kapusty czy ogórków. Stosuje się je również do produkcji wyrobów mięsnych fermentowanych, takich jak metka, salami, wędliny i kiełbasy surowe, szynki i wędzonki surowe fermentowane. Takie wyroby obecnie uznawane są za produkty wysokiej jakości i są chętnie wybierane przez konsumentów. Wyroby mięsne fermentowane, charakteryzują się pożądanymi i specyficznymi cechami takimi, jak: wysoka trwałość, spowolnione przemiany tłuszczów (jełczenie), specyficzny profil smakowo – zapachowy, trwała czerwona barwa peklownicza. Zatem głównym celem przeprowadzania fermentacji w produktach mięsnych jest zapewnienie wyrobom trwałości oraz charakterystycznej barwy i cech sensorycznych. Przy produkcji wyrobów mięsnych z wykorzystaniem bakterii fermentacji mlekowej wykorzystywane są tzw. kultury starterowe. Są to preparaty, które zawierają żywe i aktywne grupy drobnoustrojów o dokładnie poznanych i pożądanych cechach metabolicznych. Kultury starterowe, które wykorzystywane są w przemyśle mięsnym zazwyczaj w swoim składzie zawierają kilka szczepów – i są to tzw. kultury mieszane. Znacznie rzadziej wykorzystuje się kultury, które składają się z jednego określonego gatunku. W skład takich kultur starterowych mieszanych wchodzą bakterie fermentacji mlekowej należące do gatunku Lactobacillus (Lactobacillus sakei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus alimentarius, Lactobacillus acidophilus) oraz Pediococcus (Pediococcus acidilactici, P. pentosaceus, P. dextrinicus). Dodatkowo, poza bakteriami, w starterach znajdować się mogą drożdże takie jak: Candida famata, czy Debaryomyces hansenii oraz pleśnie Penicillium (P.camemberti, P.chrysogenum). Oprócz bakterii fermentacji mlekowej można również wykorzystywać: mikrokoki, najczęściej z gatunku Micrococcus varians, a także Staphylococcus xylosus, Staphylococcus carnosus i Streptomyces griseus.

 

 

W tabeli przedstawiono mikroorganizmy wykorzystywane w kulturach starterowych w przemyśle mięsnym. Poza wymienionymi drobnoustrojami, można również stosować bakterie uznane za probiotyki. Autorki badania przeprowadzonego w 2010 roku [Neffe i Kołożyn-Krajewska] zaznaczają jednak, że istnieje kilka trudności w procesie produkcyjnym takich wyrobów, głównie ze względu na formę, ilość oraz sposób aplikacji szczepionek bakteryjnych. Do trudności należy fakt, iż wyroby mięsne poddaje się procesowi peklowania, a ponadto, probiotyki nie posiadają dobrych cech technologicznych. Kolejną trudnością jest fakt, że probiotyk wprowadza się do surowca, który nie jest elementem jałowym. Część z tych problemów da się rozwiązać, jednak najtrudniejsza jest identyfikacja szczepów w produkcie gotowym. W przeprowadzonych badaniach po dodatku probiotyków do polędwicy wieprzowej, stwierdzono, że liczba LAB jest wyższa o dwa rzędy logarytmiczne niż w produktach, gdzie bakterii tych nie dodawano. Dowodzi to, że wzrost bakterii probiotycznych w mięsie wieprzowym jest możliwy. Takie same rezultaty otrzymano także w badaniach Klingberga i wsp., którzy stwierdzili że produkty mięsne surowo dojrzewające stanowią dobre środowisko do rozwoju bakterii probiotycznych.

W badaniach przeprowadzonych rok później dowiedziono, że produkcja wędlin surowo dojrzewających z probiotykami jest możliwa, przy zastosowaniu odpowiednich warunków dojrzewania oraz, że takie wyroby mogą stanowić idealne źródło bakterii probiotycznych dla konsumentów. Bakterie fermentacji mlekowej, które występują w mięsie spontanicznie i ich działalność nie jest ukierunkowana i nadzorowana przez człowieka, przyczyniają się do psucia mięsa i wyrobów mięsnych. Głównym rodzajem, który najczęściej izolowany jest z powierzchni mięsa, a który należy do bakterii mlekowych to Lactobacillus. Zwykle bakterie te poza kwasem mlekowym wytwarzają również inne produkty przemiany materii, które powodują negatywne cechy sensoryczne – głównie zapachowe. Takie zepsucie nazywane jest kwaśnieniem mięsa i zazwyczaj występuje w mięsie pakowanym bez dostępu tlenu – próżniowo i nieco rzadziej z zastosowaniem metody pakowania MAP. Do takiego psucia najczęściej dochodzi, gdy temperatura przechowywania mięsa, a także wyrobów mięsnych jest zbyt wysoka. Pojawia się wówczas zapach określany jako kwaśny (stąd nazwa rodzaju zepsucia), serowy lub mlekowy. Szczepem który najczęściej wywołuje ten rodzaj zepsucia jest Lactobacillus viridescens, który należy do bakterii heterofermentatywnych (wydzielających kilka metabolitów, poza kwasem mlekowym). Takim dodatkowym metabolitem wytwarzanym przez ten szczep jest nadtlenek wodoru, który po wejściu w reakcję z hemoglobiną (a ściślej z barwnikiem krwi), zmienia kolor mięsa na szaro-zielony. Inne szczepy powodujące kwaśne zepsucie należące do bakterii mlekowych, na skutek rozkładu cukrów na powierzchni mięsa i wyrobów mięsnych mogą powodować śluzowacenie – charakterystyczne matowienie powierzchni wędlin.

 

Autor: mgr inż. Wioletta Wiczuk