Kliknij, aby dodać tytuł

Zastosowanie w przemyśle

mięsnym

(trochę historii)

• Finlandia, 1955 r., prace z zakresu

zastosowania czystych kultur Micrococcus do
wyrobu kiełbasy surowej,

• Finlandia, 1956 r., prace z zakresu

zastosowania kultur mieszanych: Micrococcus
i LAB do wyrobu kiełbasy surowej,

• lata 60-te XX w. - pierwsze kultury starterowe

dostępne w handlu do zastosowania w
przemyśle mięsnym.

Zastosowanie w przemyśle

mięsnym

•

Kiełbasy fermentowane surowe wędzone
(oryginalne salami węgierskie i mediolańskie),

•

Kiełbasy fermentowane surowe suszone na
powietrzu (Francja, Węgry) z dodatkowym
porostem pleśni i drożdży na powierzchni,

•

Kiełbasy fermentowane surowe smarowne
(Niemcy), (np. metka w Polsce),

•

Fermentowane szynki i wędzonki (kraje
śródziemnomorskie).

Kiełbasy surowe - definicja

•

Rozdrobnione mięso i tłuszcz, którymi po dodaniu

soli kuchennej, substancji peklujących i

wspomagających peklowanie, cukrów i przypraw
(oregano

, pieprz czarny) napełniane są osłonki i

poddawane fermentacji mikrobiologicznej, a

następnie ew. suszone

•

Przetwory mięsne peklowane, nadające się do

przechowywania w stanie nie schłodzonym (powyżej
10

C) z reguły przeznaczone do spożycia na surowo,

które stają się smarowne lub zdatne do krojenia po

dojrzewaniu połączonym z wysuszeniem.

• W Europie produkcja około 700 000 ton / rok z tendencją zwyżkową
• Znane od czasów rzymskich, (pierwsze salami powstało we Włoszech, potem
zawędrowało na Węgry i do Niemiec)
• w Niemczech 80% wędlin surowych produkowanych jest z zastosowaniem
kultur starterowych.

Kiełbasy surowe – podział

kryterium

Kiełbasy szybko-
dojrzewające

Kiełbasy długo-
dojrzewające

Dojrzewanie



czas

0,95

– 0,90

4,8

– 5,2

< 25

0,5

– 2 tygodnie

0,90

– 0,65

5,3

– 5,8

– 18

– 10 tygodni

Kiełbasy surowe –

technologia tradycyjna

(bez dodatku kultur starterowych-

fermentacja spontaniczna)

Dobór surowca najlepszej jakości (mięso i tłuszcz),

Rozdrobnienie w kutrze,

Dodatek soli kuchennej, cukrów (do 2%), przypraw,

ewentualnie substancji peklujących i

wspomagających peklowanie,

Napełnienie osłonek,

Fermentacja mikrobiologiczna spontaniczna (bakterie

i ewentualnie drożdże, pleśnie).

Wędzenie, suszenie.

Dodatek GdL (glukono-delta-lakton) – dodatek zakwaszający,

fermentowany przez wiele pałeczek LAB do kwasu octowego i mlekowego.

Drobnoustroje izolowane

z kiełbas surowych

•

rodzaje LAB: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc,

Weissella, Enterococcus,

•

najczęściej przedstawiciele z rodzaju Lactobacillus (ale w

kiełbasach słabo kwaśnych Lactobacillus + Enterococcus),

•

najczęściej gatunki Lb.curvatus, Lb.plantarum, Lb.sakei

(w kiełbasach produkowanych w Europie Płd.).

„Kto” przeprowadzał fermentację zanim

opracowano kultury starterowe ?

(i robi to nadal w przypadku niektórych wyrobów tradycyjnych)

• Fermentację spontaniczną przeprowadzały LAB,

Micrococcus, Staphylococcus

oraz w niektórych

wyrobach (zwłaszcza suszonych na powietrzu) -

pleśnie i drożdże,

• LAB (Lactobacillus, Pediococcus) pochodzące z

mikroflory obecnej w ubojniach i masarniach,

• Ziarniaki katalazo-dodatnie (Staphylococcus,

Micrococcus, Kocuria

– tzw. grupa CNC coagulase

negative cocci

– koagulazo-ujemne ziarniaki)

występujące naturalnie na powierzchni skóry

zwierząt i ludzi.

Rozwój mikroflory kiełbas fermentowanych

typu francuskiego w czasie produkcji

[Talon i wsp. 2007]

CNC

LAB

PSE

Enterob

Enterococcus

Y/M

Różnorodność mikroflory technologicznej

w produktach mięsnych fermentowanych (1)

LAB

(tworzenie kwasu mlekowego i ukwaszenie) oraz

grupa CNC

(Kocuria ssp. i Staphylococcus ssp. –

powstanie właściwej barwy oraz innych cech
sensorycznych przez rozkład wolnych aminokwasów i
hamowanie utleniania nienasyconych wolnych kwasów
tłuszczowych) uważane są za

mikroflorę technologiczną

względu na ich udział w jakości higienicznej oraz
sensorycznej produktu końcowego.

[Talon i wsp. 2007]

Różnorodność mikroflory technologicznej

w produktach mięsnych fermentowanych (2)

LAB

(tworzenie kwasu mlekowego i ukwaszenie)

Lb. sakei

(często gatunek dominujący, izolowany ze

wszystkich kiełbas typu hiszpańskiego – 76-89% izolatów,
we Francji 100% izolatów w produkcie, choć w surowcach
był gatunkiem drugorzędnym)

Lb.curvatus

(często dominujący w kiełbasach w Grecji i we

Włoszech),

Lb. plantarum

(często dominujący w kiełbasach greckich),

Inne rzadziej (Lb.alimentarius, Lb.casei, Lb.delbrueckii,
Lb. paraplantarum, Lb. farciminis, Lb. pentosus, Lb.
sharpeae).

[Talon i wsp. 2007]

Różnorodność mikroflory technologicznej

w produktach mięsnych fermentowanych (3)

CNC

(powstanie właściwej barwy oraz innych cech sensorycznych

przez rozkład wolnych aminokwasów i hamowanie utleniania
nienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych )

Staph. xylosus

(od 17 do 100% izolatów, gatunek dominujący pod

koniec dojrzewania izolowany z kiełbas hiszpańskich, greckich i
włoskich)

Staph. saprophyticus

(często dominujący w kiełbasach w Grecji i

we Włoszech),

Staph. equorum i Staph. succinus

(izolowany z kiełbas włoskich),

Inne rzadziej (Staph.aureus, Staph.auricularis, Staph.carnosus,
Staph.cohnii, Staph.epidermidis, Staph.hominis, Staph.lentus,
Staph.pasteuri, Staph.vitulus, Staph.warneri)

[Talon i wsp. 2007]

Cele, które należy osiągnąć na drodze

fermentacji i dojrzewania:

• Eliminacja bakterii chorobotwórczych

i powodujących psucie,

• Uzyskanie trwałości,
• Wytworzenie typowej barwy,
• Wytworzenie typowego smaku,
• Wytworzenie konsystencji pozwalającej

na krojenie (albo smarowanie).

Funkcje drobnoustrojów w czasie

fermentacji i dojrzewania:

• Szybkie obniżenie pH przez wytworzenie kwasu mlekowego:



bezpieczeństwo zdrowotne produktu przez zahamowanie rozwoju patogenów,



stabilność produktu i trwałość przez zahamowanie psucia mikrobiologicznego lub na

skutek reakcji abiotycznych,



stworzenie biochemicznych warunków umożliwiających otrzymanie nowych

właściwości sensorycznych produktu fermentowanego przez modyfikację surowców,

• Redukowanie azotanów,
• Lipoliza,
• Proteoliza,
• Rozkład nadtlenków.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych

• Szybkie wytwarzanie odpowiednich ilości kwasu mlekowego,
• szybki wzrost w szerokim zakresie temperatury, stężeniach soli i

pH,

• Brak zdolności wytwarzania gazu z węglowodanów,
• Aktywność katalazy i rozkład nadtlenku wodoru,
• Redukcja azotanów i azotynów,
• Aktywność enzymów proteo- i lipolitycznych,
• Tolerancja/synergizm wobec innych grup drobnoustrojów

wchodzących w skład startera.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (1)

Szybkie wytwarzanie odpowiednich ilości kwasu mlekowego
• Podczas ukwaszania farszu LAB biorą udział w koagulacji białek

mięśniowych, co powoduje zwiększenie stabilności konsystencji,
poprawę zwięzłości i spoistości produktu,

• LAB wzmacniają spontaniczną redukcję azotynów do tlenku azotu,

który reaguje z mioglobiną tworząc nitrozomioglobinę



odpowiedzialna za pożądaną różową barwę kiełbas,

• Współtworzenie pożądanego kwaskowatego, octowego smaku

kiełbas,

• Środowisko kwaśne zwiększa aktywność katepsyny D (enzym

odpowiedzialny za proteolizę białek mięśniowych, aktywny przy
pH5,0, powstające peptydy metabolizowane przez LAB),

• Szybkie obniżenie pH zapobiega kumulowaniu się w kiełbasach

amin biogennych.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (2)

szybki wzrost w szerokim zakresie temperatury, stężeniach soli i pH

Warunki produkcji / produktu:
• sól: farsz 2% (a

= 0,94-0,98), produkt: 15% (0,85-0,86),

• temperatura:

przygotowywanie farszu: 4-7

dojrzewanie: 18-24

dojrzewanie/suszenie:12-15

• pH: początkowe farszu: 6,0

po fermentacji: 4,6-5,1,
jeśli rozwój powierzchniowy drożdży/pleśni: 5,1-5,5.

Czynniki limitujące wzrost LAB:
aktywnośd wzrostu w 2-4

do 24

tolerancja soli 2-10% (do 15%),
tolerancja pH 4,2-6,0.

Lb.sakei
psychrotrof (4

C),

tolerancja 6,5% soli i pH 4,2.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (3)

brak zdolności wytwarzania gazu z węglowodanów

• Do fermentacji produktów mięsnych nie stosuje się

heterofermentatywnych LAB



wytwarzanie dużych ilości produktów gazowych,



powstawanie wad produktu (rozerwanie farszu, dziury)



powstawanie zbyt dużych ilości kwasu octowego, wady

smaku (gryzący, cierpki, ostry).

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (4)

Aktywność katalazy i rozkład nadtlenku wodoru

• Większość pałeczek LAB ma zdolność tworzenia nadtlenku

wodoru (przez utlenianie mleczanów),

• Nadtlenek wodoru wpływa niekorzystnie na cechy sensoryczne

produktu (jełczenie tłuszczu, odbarwienie farszu),

• Lb.sakei, Lb.plantarum, Lb.pentosus i Lb.acidilactici posiadają

aktywność katalazy (enzym rozkładający nadtlenek wodoru).

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (5)

Redukcja azotanów i azotynów

• Niektóre gatunki pałeczek posiadają aktywność reduktaz

azotanowych i azotynowych



powstawanie tlenku azotu i

nitrozomioglobiny.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (6)

Aktywność enzymów proteo- i lipolitycznych

• LAB posiadają słabą aktywność proteolityczną wobec białek

miofibrylarnych,

• Niektóre szczepy Lb.sakei, Lb.casei, Lb.plantarum i Lb.curvatus

aktywnie biorą udział w hydrolizie białek sarkoplazmy i rozkładzie

peptydów do aminokwasów



prekursory

związków aromatycznych,

• Pewna aktywność peptydaz u wyizolowanych z wędlin: Lb.sakei,

Lb.plantarum i Lb.curvatus,

• Rekomendowane kontrolowanie aktywności proteinaz, peptydaz i

aminopeptydaz przy doborze szczepów LAB dla przemysłu mięsnego.

Cechy technologiczne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (7)

Tolerancja/synergizm wobec innych grup drobnoustrojów

wchodzących w skład szczepionki

• LAB muszą tolerować lub wręcz działać synergistycznie z CNC,
• Kontrolowanie wzajemnych stosunków LAB z CNC przy ustalaniu

składu starterów,

• Lb.sakei i Lb.curvatus hamują rozwój Kocuria varians (CNC).

Cechy funkcjonalne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (1)

Biokonserwacja

• Wytwarzanie kwasu mlekowego [kwas L(+) jest bardziej

hamującym czynnikiem niż D(-)



dobór szczepów L(+)],

• Wytwarzanie bakteriocyn (LAB izolowane z mięsa: Lb.sakei,

Lb.curvatus, Lb.plantarum, Lb.acidilactici

wytwarzają szereg

bakteriocyn przeciwko innym LAB, a także innym Gram(+) np.
L.monocytogenes, Staph.aureus, Cl.perfringens, B.cereus,
aktywność bakteriocyn w farszu i produkcie jest mniejsza niż w
warunkach in

vitro, gdyż:

związanie cząsteczek bakteriocyn w matrycy tłuszczowej,

destabilizująca aktywność enzymów proteolitycznych,

inhibicja przez sól,

nierówny rozkład w masie produktu.

Cechy funkcjonalne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (2)

Oporność na antybiotyki

• Łańcuch żywnościowy uważany jest za największe zagrożenie

transmisji horyzontalnej genów oporności na antybiotyki u
drobnoustrojów (zwierzęta



człowiek),

• Mięsa i wędliny fermentowane nie są poddawane obróbce

termicznej ani w czasie produkcji, ani przed konsumpcją, mogą
być bezpośrednim ogniwem między mikroflorą zwierzęcą, a
ludzkim przewodem pokarmowym,

• LAB izolowane z mięs są także izolowane z odchodów ludzi, co

wskazuje na ich zdolność przeżywania tranzytu przez przewód
pokarmowy,

• U szczepów Lb.sakei, Lb.curvatus i Lb.plantarum stwierdzono

geny oporności na antybiotyki: chloramfenikol, erytromycynę,
klindamycynę, tetracyklinę.

Cechy funkcjonalne LAB wchodzących

w skład kultur starterowych (3)

Ograniczone wytwarzanie amin biogennych

• Aminy biogenne: zasady organiczne o strukturze alifatycznej,

aromatycznej lub heterocyklicznej, wytwarzane głównie przez
mikrobiologiczną dekarboksylację aminokwasów,

• Przykłady: histamina, tryptamina, tyramina, kadaweryna,

putrescyna, fenyloetyloamina,

• Działanie toksyczne: objawy gastryczne, nerwowe, obniżenie

ciśnienia krwi zwłaszcza u osób szczególnie wrażliwych (o
obniżonej aktywności oksydazy aminowej, która prowadzi
detoksykację organizmu z amin),

• aminy biogenne powstają w żywności bogatej w białko,

fermentowanej (bo większość LAB posiada aktywność
dekarboksylaz aminokwasów ),

• Najbardziej aktywne szczepy Lb.curvatus,
• Dobór szczepów o niskiej aktywności lub o dużej aktywności

oksydazy aminowej (rozkład amin in situ).

Korzyści z zastosowania kultur

starterowych

(zamiast prowadzenia procesu fermentacji spontanicznej)

• Zapewnienie procesu produkcji na wysokim

poziomie jakościowym,

• Zdefiniowany czas fermentacji,
• Bardziej ekonomiczna produkcja dzięki

skróceniu czasu fermentacji,

• Wystarczająco niska zawartość resztkowa

azotynów/azotanów,

• Minimalizacja zagrożeń natury higienicznej,
• Powtarzalność jakości produktu.

RZEMIOSŁO



PRZEMYSŁ

Minimalizacja zagrożeń natury higienicznej

Talon i wsp

. [2007] podają, że higieniczne

niedociągnięcia w produkcji kiełbas
tradycyjnych fermentowanych metodami
rzemieślniczymi powoduje straty do ok. 25%
wartości produkcji – konsekwencje
ekonomiczne oraz utrata zaufania
konsumentów do żywności tradycyjnej

Mikroorganizmy kultur starterowych do

produkcji kiełbas surowych

grupa

gatunki

Rodzaj przemiany

materii ważny pod

względem

technologicznym

korzyści

LAB

Lactobacillus plantarum,

Lb.sake, Lb.curvatus,
Lb.pentosus, Lb.casei,
Lb.alimentarius

Pediococcus pentosaceus,

Pc. acidilacti

Wytwarzanie kwasu
mlekowego

Hamowanie rozwoju
niepożądanych,
przyspieszenie
przereagowania
barwników

Ziarniaki

katalaza(+)

Staph.carnosus,

Staph.xylosus,

Mc.varians

Redukcja azotanów,
zużywanie tlenu,
rozkład nadtlenków,
lipoliza

Przepeklowanie,
stabilizacja barwy,
opóźnienie jełczenia,
aromatyzowanie

pleśnie

Penicillium nalgiovense

Zużywanie tlenu,
Rozkład nadtlenków,
Rozkład kwasu
mlekowego, proteoliza,
lipoliza

aromatyzowanie

drożdże

Debaryomyces hansenii

Zużywanie tlenu
Rozkład nadtlenków

Stabilizacja barwy
Opóźnienie jełczenia

Praktyka stosowania kultur

starterowych w produkcji kiełbas

surowych / szynek surowych

• Inokulacja żywymi, aktywnymi kulturami

starterowymi na poziomie 10

– 10

j.t.k. na 1

gram świeżego farszu,

• Dodatek do kutra bezpośrednio, albo po

wymieszaniu w niewielkiej ilości wody,

• W przypadku szynek dodawane do solanki

zalewowej lub nastrzykowej.

Procesy zachodzące w farszu

na skutek fermentacji (1)

Cukier (obecny w mięsie lub dodany)

Kwas mlekowy i inne kwasy (octowy, mrówkowy)

Spadek pH

Białko mięsne, które po dodaniu NaCl występuje jako
roztwór koloidalny, przy przekroczeniu pH=5,3 (punkt
izoelektryczny) przechodzi w stan żelu (tężeje), oddaje
wodę, którą można wtedy usunąć

Wpływ na konsystencję i a

Procesy zachodzące w farszu

na skutek fermentacji (2)

Tworzenie
kwasów



Wpływ na stabilizację higieniczną

Utrata wody



Tworzenie innych substancji o bezpośrednim
działaniu hamującym (H

, kwasy organiczne,

bakteriocyny)

Szybkie zużycie dostępnych substancji odżywczych

Ujemne strony obecności LAB w

kiełbasach surowych

Wytwarzanie nadtlenku wodoru w obecności tlenu

Utrata barwy na skutek
utleniania

Jełczenie tłuszczu

Aby zapobiegać utracie barwy stosuje się kultury

mieszane: LAB + ziarniaki katalazo(+) tj.

Staphylococcus

Micrococcus

, które wytwarzają

katalazę rozkładającą nadtlenek wodoru

Kultury starterowe do zastosowania

powierzchniowego (1)



Kiełbasy fermentowane z charakterystycznym białym lub

żółtawym nalotem pleśni,



Rola pleśni w dojrzewaniu – oksydacja mleczanów i

proteoliza, ale wzrost powoduje podwyższenie pH zwłaszcza w
warstwie powierzchniowej wędliny



ew. rozwój flory

niepożądanej i patogennej,



Istotny dobór takich szczepów, aby miały zdolność szybkiej

kolonizacji i zadherowania do powierzchni kiełbasy



hamowanie wzrostu pleśni niepożądanych, ochrona produktu
przed niekorzystnym wpływem tlenu, ułatwienie suszenia przez
„buforowanie” zmian wilgotności w czasie tego etapu, pożądane
cechy sensoryczne (nalot o właściwej barwie, smak),



brak zdolności tworzenia mykotoksyn i/lub antybiotyków

Kultury starterowe do zastosowania

powierzchniowego (2)



Penicillium nalgiovense,



Debaryomyces hansenii (Candida famata),



Penicillium chrysogenum (

ALE! konieczne dokładne badania

szczepu w kierunku tworzenia roquefortiny i antybiotyków

Zastosowanie kultur komercyjnych w produkcji kiełbas

fermentowanych (Turcja) – wyniki badań [Vural 1998]

Skład surowcowy

: wołowina, baranina, tłuszcz wołowy, ogony,

surowce dodatkowe

: sól, azotyn sodu, dekstroza,

askorbinian sodu, czosnek, mieszanka ziół,

kultura starterowa:
1. PA (Pediococcus acidilactici, FLORA CARN P-2,

Chr.Hansen)

2. SX+PP (Staph.xylosus + P.pentosaceus, FLORA CARN FF-1),
3. SC+LP (Staph.carnosus + Lb.pentosus, FLORA CARN SL).

Kiełbaski o masie ok. 300g, fermentacja 36 h/26

C, ogrzewanie

gorącym powietrzem 55-70

C/30 min, suszenie/dojrzewanie

C/3 dni

Probiotyki w przemyśle mięsnym (1)

• dodatek kultur probiotycznych do kiełbas fermentowanych jest
szansą na zerwanie ze „złą” marką produktów mięsnych (dużo
azotynów, soli i tłuszczu),

• produkty mięsne fermentowane najczęściej nie są poddawane
żadnej obróbce cieplnej



brak czynnika zabójczego dla

probiotyków,

• przeżywanie pałeczek izolowanych z mięsa w warunkach
przewodu pokarmowego człowieka,

• przeżywalnośd w warunkach niskiego pH i a

oraz wysokiej

zawartości soli ściśle zależy od szczepu.

Probiotyki w przemyśle mięsnym (2)

Skąd szczepy probiotyczne do zastosowania

w kiełbasach fermentowanych ?

1. Izolowanie szczepów ze środowiska mięsnego (z wyrobów

tradycyjnych o fermentacji spontanicznej lub z komercyjnych
starterów) i ich charakterystyka w kierunku określenia
właściwości probiotycznych



Lb.sakei Lb3 i Pediococus acidilactici PA-2

2. Próby stosowania szczepów uznanych za probiotyczne w

warunkach technologii kiełbas surowych



Lb.reuteri ATCC 55730 i B.longum ATCC 15708

(inaktywacja E.coli O157:H7 w czasie wyrobu wędlin);

Lb.rhamnosus FERM P-15120, Lb.paracasei FERM P-15121 (zahamowanie wzrostu i

tworzenia toksyn przez Staph.aureus) .

Probiotyki w przemyśle mięsnym (3)

Badania in vivo

Określono wpływ codziennej konsumpcji 50 g probiotycznej

kiełbasy dojrzewającej zawierającej

Lb. paracasei LTH 2579 na odpornośd i stężenie lipidów we krwi

ochotników.

Wyniki częściowo obiecujące:
•

Stwierdzono podwyższenie różnych wskaźników
świadczących o zwiększeniu odporności,

•

Brak wpływu na stężenie w serum krwi różnych frakcji
cholesterolu i triacyloglicerydów,

•

Istotne zwiększenie liczebności komórek probiotyku w kale,
ale tylko niektórych ochotników.

3 podejścia do stosowania kultur

ochronnych w przemyśle mięsnym

1. Zastosowanie psychrotrofowych szczepów LAB

wytwarzających bakteriocyny przeciwko L.monocytogenes i
innym niepożądanym Gram(+),

2. Zastosowanie psychrotrofowych szczepów LAB, które w

czasie przechowywania produktów w stanie schłodzonym
wytwarzają wystarczające ilości kwasu mlekowego aby
hamować rozwój innych psychrotrofów, ale nie tworzą
produktów wpływających mocno na aromat,

3. Zastosowanie szczepów mezofilnych, które stają się bardzo

aktywne, jeśli produkt przetrzymywany jest w zbyt wysokiej
temperaturze.