FERMENTACJA MLEKOWA
ORAZ
FERMENTACJA MASŁOWA
OPRACOWAŁ
Paweł Zieliński
II BT, UO
FERMENTACJA MLEKOWA
ORAZ
FERMENTACJA MASŁOWA
OPRACOWAŁ
Paweł Zieliński
II BT, UO
2
1.
Cechy charakterystyczne bakterii fermentacji mlekowej (warunki hodowli,
kształty komórek, występowanie).
Występują w produktach mleczarskich, kwaszonkach, w produktach zboŜowych, w sokach
owocowych, w piwie, winie
Cechy charakterystyczne:
Fermentują cukry, wytwarzają głownie kwas mlekowy
Nie tworzą przetrwalników
Są nieruchome
Są gram dodatnie (G+)
To ziarniaki i pałeczki, dzielące się w jednej płaszczyźnie
Są względnymi beztlenowcami
Są mezofilne lub termofilne
Mają wysokie wymagania Ŝywieniowe, potrzebują do rozwoju określonych
aminokwasów i witamin
2.
Przebieg fermentacji mlekowej (substraty-produkty), sumaryczne
równanie fermentacji mlekowej.
Właściwa fermentacja melkowa (homofermentacja)
- jest wywołana przez bakterie mlekowe homofermentatywne.
- fermentują głównie cukry proste (heksozy) i dwucukry a nie fermentują pentoz
oraz cukrów złoŜonych, takich jak: skrobia, insulina
)
5
,
22
(
94
*
2
3
6
12
6
kcal
kJ
COOH
CHOH
CH
O
H
C
+
>
−
−
Heterofermentacja mlekowa:
- wywołana przez bakterie pseudomlekowe
- brak konkretnego wykorzystania w przemyśle
- dodatkowymi produktami są etanol,
2
CO
oraz kwas octowy
)
5
,
22
(
94
*
2
3
6
12
6
kcal
kJ
COOH
CHOH
CH
O
H
C
+
>
−
−
+
COOH
CH
3
5
2
2
+
+
OH
H
C
CO
3.
Rodzaje fermentacji mlekowej i odpowiadające im grupy bakterii
WyróŜnia się dwa rodzaje fermentacji mlekowej:
Homofermentacja (poŜądana)
- fermentują cukry, wytwarzają głównie kwas mlekowy oraz śladowe ilości
produktów ubocznych
1.
Lactococcus ( lactis, cremoris)
2.
Lactobacillus (lactic, bulgaris)
3.
Streptococcus (lactic, cremoris, thermofilus)
Heterofermentacja (nie poŜądana)
- oprócz kwasu mlekowego, wytwarzają z cukrów produkty uboczne,
takie jak: kwas octowy, dwutlenek węgla, etanol etc.
1.
Leuconostoc (mesenteroides)
2.
Lactobacillus (niektóre gatunki)
3.
Micrococcus
4.
Microbacterium
5.
Escherichia
3
4.
Homofermentacja, heterofermentacja - produkty (diacetyl, aldehyd octowy,
etanol), przykłady bakterii
Homofermentacja
- powstaje głownie kwas mlekowy – wzór sumaryczny C
3
H
6
O
3
- fermentuja głównie cukry proste i dwucukry
1.
Lactococcus ( lactis, cremoris)
2.
Lactobacillus (lactic, bulgaris)
3.
Streptococcus (lactic, cremoris, thermofilus)
Heterofermentacja
- oprócz kwasu mlekowego, wytwarzają z cukrów produkty uboczne,
takie jak: kwas octowy, dwutlenek węgla, etanol etc.
- brak konkretnego wykorzystania w przemyśle
1.
Leuconostoc (mesenteroides)
2.
Lactobacillus (niektóre gatunki)
3.
Micrococcus
4.
Microbacterium
5.
Escherichia
5.
Fermentacja pseudomlekowa, bakterie (E
.
coli, mikrokoki) szkodliwe
działanie bakterii mlekowych (śluz - Leuconostoc mesenteroides)
Do bakterii mlekowych szkodliwych w przemyśle mleczarskim naleŜą:
Niektóre bakterie właściwej fermentacji mlekowej, jak np. odmiana paciorkowca
mlekowego, który powoduje śluzowacenie nieciągłość mleka
(Leconostoc mesenteroides)
Pałeczki okręŜnicy (E.coli) wywołujące róŜne wady mleka
1.
oborowy smak i zapach
2.
porozrywany skrzep
3.
wczesne wzdęcia serów
4.
wady masła (gorzki i oborowy smak)
mikrokoki, wywołujące nieciągliwość mleka, gęstnienie i serowacenie mleka
zagęszczonego oraz goryczkę serów
6.
Przemysłowe wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej (fermentacja
mleka, surowców roślinnych, pieczywa, mięsa, szczepionki
,
probiotyki
,
kwas
mlekowy
)
przykład
y
bakterii (jakie bakterie biorą udział w powstawaniu:
jogurtu, kefiru, masła
,
kiszonych ogórków, kapusty)
,
jakie jest pH tych
produktów
(
jaka
z
awartość kwasu mlekowego)
Bakterie mlekowe wykorzystuje się między innymi:
W przemyśle mleczarskim
1.
W celu zapewnienia właściwego przebiegu procesów technologicznych stosuje
się czyste kultury (potomstwo jednej komórki).
2.
szczepionka czystych kultur bakterii zawiera mieszaninę paciorkowców
kwaszących ( Lactobacillus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus
diacetilactis, Leconostoc mesenteroides)
3.
Pnadto w mleczarstwie stosuje sięhodowle grzybków kefirowych. Są one
uŜywane do produkcji kefiru. Charakterystyczna mikroflora ziaren kefirowych
stanowią: Lactococcus, Leconostoc i Acetobacter a ponadto droŜdŜe
fermentujące laktozę (Kluyveromyces marxianus) i niefermentujące laktozy
(Sacharomyces cerevisiae)
Kefir jest więc napojem otrzymywanym w wyniku fermentacji mlekowej i
alkoholowej
4
Zastosowanie bakterii mlekowych: (w mleczarstwie)
- do produkcji napojów mlecznych (zsiadłe mleko, kefir, jogurt, mleko jogurtowe)
- do ukwaszenia śmietanki spoŜywczej
- do ukwaszenia śmietanki przeznaczonej do produkcji masła
- do dojrzewania serów podpuszczkowych
W przemyśle warzywnym (Lactobacillus i Streptococcus)
Bakterie mlekowe biorą udział w kwaszeniu kapusty, ogórków oraz innych warzyw. Kwaszenie
polega głównie na fermentacji mlekowej. Celem tego zabiegu jest przetworzenie surowców
roślinnych w artykuły smaczne i zdrowe, a jednocześnie zakonserwowanie tych produktów na
odpowiednio długi okres.
W przemyśle mięsnym
Bakterie mlekowe biorą udział w przemianach mikrobiologicznych zachodzących w wędlinach
surowych (metka, salami) podczas ich produkcji i przechowywania. Bakterie te, oprócz
mikrokoków i bakterii denitryfikacyjnych, współuczestniczą w kształtowaniu barwy,
konsystencji, smakowitości i zapachu wędlin surowych. W wędlinach rozrywają się bakterie
homo- i heterofermentatywne. Próbuje się zaszczepiać farsz wędlin czystymi kulturami bakterii
o poŜądanych właściwościach fizjologicznych.
W przemyśle piekarskim
Bakterie mlekowe wchodzą w skład zakwasów chlebowych. Wywołując fermentację mlekową,
zakwaszają one ciasto Ŝytnie, co nadaje pieczywu swoisty smak i zapach (poza tym
zakwaszając utrudniaja rozwój mikroflory szkodliwej – bakterii gnilnych np.). W zakwasach
rozrywają się bakterie homo- i heterofermentatywne.
7.
Fermentacja masłowa (równanie sumaryczne) rodzaje powstałych
produktów w zaleŜności od warunków fermentacji - przykład
y
bakterii
i
ich charakterystyka, wykorzystanie w przemyśle (rozkład błonnika-len,
konopie)
Fermentację masłową wywołują bakterie masłowe z rodzaju Clostrudium. Bakterie te
mają zdolność fermentowania cukrów prostych, dwucukrów i wielocukrów (skrobia,
dekstryny, pektyny, celuloza, hemiceluloza)
Fermentacja masłowa polega na beztlenowych rozkładzie cukrów na kwas mlekowy,
dwutlenek węgla i wodę:
2
2
2
2
3
6
12
6
2
H
CO
COOH
CH
CH
CH
O
H
C
+
+
>
−
−
Oprócz kwasu mlekowego powstają równieŜ liczne produkty uboczne:
- kwas octowy
- alkohol metylowy
- metan
- aceton
- alkohol butylowy
Przebieg fermentacji masłowej zaleŜy od gatunku bakterii i odczynu środowiska.
W środowisku obojętnym, głównym produktem jest kwas masłowy liczba
produktów ubocznych jest niewielka
W środowisku kwaśnym, te same bakterie wywołują oprócz fermentacji masłowej
równieŜ fermentacje acetobutylową, w której obok innych produktów, powstają
przede wszystkim duŜe ilości alkoholu butylowego i acetonu
5
8.
Szkodliwa rola bakterii masłowych w przemyśle spoŜywczym.
Bakterie masłowe są groźnymi szkodnikami w przemyśle spoŜywczym.
Wyrządzają liczne szkody:
- w mleczarstwie (psucie się mleka pasteryzowanego, serów)
- w przetwórstwie owocowo – warzywnym
- wywołują Bombaje konserw pod wpływem wytwarzanych gazów (
2
CO
i
2
H
);
produkty takie mają nieprzyjemny zapach i nie nadają się do spoŜycia
- w przemyśle fermentacyjnym – rozwój ich w zacierze gorzelniczym hamuje działalność
droŜdŜy; fermentacja masłowa występuje często w zacierach zboŜowych, natomiast rzadko w
zacierach ziemniaczanych
- powodują gorzknienie kiszonek
Bakterie masłowe występują równieŜ w źle przygotowanych kiszonkach paszowych,
szczególnie przy duŜym zanieczyszczeniu surowca roślinnego ziemią (powodują gorzknienie i
psucie się pasz)
9.
Technika sporządzania preparatów mikroskopowych (barwienie Grama
,
preparaty z produktów mlecznych, preparaty do metody Breda)
Barwienie Gramma:
- rozmaz materiału na szkiełku podstawowym (utrwalony nad palnikiem)
- fiolet krystaliczny (2 minuty)
- spłukujemy wodą
- płyn Lugola (2 minuty)
- strzepujemy nadmiar
- etanol (30 sekund)
- strzepujemy
- fuksyna zasadowa (2 minuty)
- spłukujemy wodą
GRAM + (fioletowe) GRAM – (róŜowe)
Metoda Breeda
liczenie drobnoustrojów metodą Breeda w preparacie barwionym,
Polega na wykonaniu równomiernego rozmazu określonej, niewielkiej ilości hodowli,
pobranej tzw. pipetą Breeda (0.01 cm3), na znanej powierzchni (A) szkiełka
podstawowego, wcześniej dokładnie odtłuszczonego. Po wykonaniu rozmazu,
wysuszeniu i utrwaleniu, preparat wybarwia się odpowiednim barwnikiem, a następnie
liczy pod mikroskopem średnią liczbę komórek z trzech preparatów.
oznaczanie ogólnej liczby drobnoustrojów:
- metody bezpośrednie (np. Breeda)
- wykorzystuje się specjalne szkiełka podstawowe z wyskalowaną siatką
10.
W jaki sposób ocenia się jakość kiszonki
,
kwasowość ogólną.
Ocena jakości kiszonek jest sporządzana na podstawie stosunku bakterii do grzybów:
- przy duŜej przewadze bakterii jest to jakość bardzo dobra
- przy niewielkiej przewadze bakterii jest to jakość dobra
- w przypadku przewagi grzybów jest to kiszonka bardzo niskiej jakości
Ocena kwasowości ogólnej jest sporządzana po przez próbę miareczkowania roztworu z
kiszonki.