STARTOVACÍ KULTURY PRO VÝROBU TRVANLIVÝCH SALÁMŮ. Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin STARTOVACÍ KULTURY PRO VÝROBU TRVANLIVÝCH SALÁMŮ Bakalářská práce Brno 2006 Vedoucí diplomové práce: Vypracovala: Ing. Libor Kalhotka Veronika Kovářová

2 Zadání bakalářské práce 2

3 3 Poděkování Děkuji touto cestou vedoucímu bakalářské práce Ing. Liboru Kalhotkovi za odborné vedení a cenné rady při zpracování této bakalářské práce. Mé poděkování patří také celému Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin.

4 4 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Startovací kultury pro výrobu trvanlivých salámů vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne podpis

5 5 Annotace This bachelors thesis deals with the developement and production fermented fatty products, futhermore obout applying microbial starting culture for fatt industry. In more details deals specialy with issue like fermentation of milky bacteries particularly with laktobacily that are the most important part of starting culture. Analysing fermented ability BMK, creation of bakteriocins and antagonistic charakteristics compared with other competitive bacteries. In brief there also notice of importancy families Micrococcaceae, moulds and ferment. The last but one describing aplication forms of starting culture and its industrial production, also is completed by attachements that contains some of the important producers of starting cultures.

6 6 OBSAH 1 ÚVOD 11 2 CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Fermentace Fermentované masné výrobky Vývoj fermentovaných masných výrobků Rozdělení fermentovaných masných výrobků Údržnost Překážkové efekty ve fermentovaných salámech Vady fermentovaných masných výrobků Balení fermentovaných masných výrobků Technologie výroby fermentovaných masných výrobků Suroviny pro fermentované salámy Vlastní výroba fermentovaných výrobků Zrání Typy zrání Mikrobiální kultury Základní funkce a vlastnosti čistých mikrobiálních kultur Výroba čistých mikrobiálních kultur Startovací kultury Historický vývoj startovacích kultur pro fermentované masné výrobky Význam startovacích kultur pro fermentované masné výrobky Bakterie mléčného kvašení Rozlišení bakterií mléčného kvašení Význam bakterií mléčného kvašení Tvorba kyseliny mléčné Tvorba látek s antimikrobiální aktivitou Tvorba látek aromatických a chuťově aktivních 46

7 Vady produktů způsobené bakteriemi mléčného kvašení Čeleď Micrococcaceae Ochranné kultury Bakteriociny Kvasinky a plísně Aplikační formy startovacích kultur Tekuté čerstvé kultury Mražené koncentráty Lyofilizované startovací kultury Průmyslová výroba lyofilizovaných startovacích kultur Perspektivy startovacích kultur pro masný průmysl ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA.. 63

8 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK GdL glukono delta lakton SK startovací kultura MO mikroorganismus FNMV fermentovaný neopracovaný masný výrobek TNMV tepelně neopracovaný masný výrobek a w vodní aktivita

9 9 SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ Tab. 1: Druhy fermentovaných salámů podle Rödela (1985) (Nicolai, 1997) Tab. 2: Růst mikroorganismů v závislosti na hodnotách aktivity vody (Nicolai, 1997) Tab. 3: Přehled nejzávažnějších mikroorganismů, způsobující problémy s údržností fermentovaných salámů a syrových šunek (Hechelmann, 1986) (Görner, Valík, 2004) Tab. 4: Kritické body při výrobě fermentovaných syrových salámů (Ingr, 2003) Tab.5: Nejrozšířenější mikroorganismy používané jako startovací kultury pro fermentované salámy (Kameník, 1994) Tab. 6: Přehled účinku jednotlivých skupin startovacích kultur podle Leistnera (1986) (Pipek, 1998) Tab. 7: Vývoj stafylokokových enterotoxinů v suchém salámu při o C (Benešová et all., 1984) Tab. 8: Rozlišení rodů Mircococcus a Staphylococcus podle Stengela (1989) (Kameník, 1994) Tab. 9: Přehled vybraných mikroorganismů produkujících bakteriocin a jeho účinnost vůči některým patogenům (Kameník, 1994) Tab. 10: Využití kulturní mikroflóry při výrobě fermentovaných masných výrobků (Malíř, Ostrý, 2003) Tab. 11: Startovací kultury BITEC firmy Gewurzmüller Tab. 12: Startovací kultury BioCarna Ferment firmy Dera food technology Tab. 13: Startovací kultury SAGA firmy Microlife Technics Tab. 14: Druhy fermentovaných masných výrobků masny Příbram

10 10 Obr. 1: Výroba kultur dle Kunze (1983) (Benešová et all., 1984) Obr. 2: Možnosti koncentrace mikrobiálních kultur (Benešová et all., 1984) Obr. 3: Fermentace pentóz u obligátně a fakultativně heterofermentativních laktobacilů (Kameník, 1994) Obr. 4: Interakce mezi dusičnanem a dusitanem ve fermentovaných salámech (Nicolai, 1997) Obr. 5: Trvanlivé salámy fermentované Kostelecké uzeniny

11 11 1. ÚVOD Při fermentaci potravin, která je velmi efektivním a tradičním způsobem konzervace, hrají mikroorganismy rozhodující úlohu. Metabolickou aktivitou četných bakterií, kvasinek a příp. i plísní se v prostředí potraviny syntetizují nebo naopak rozkládají nejrůznější sloučeniny, které pak ve svém výsledném efektu prodlužují trvanlivost potravin (nízké hodnoty ph, bakteriociny), zlepšují jejich senzorické vlastnosti (tvorba vitaminů skupiny B, zvýšení stravitelnosti bílkovin). Klasická fermentace využívala přítomnosti mikroorganismů ve výchozí surovině, kdy vytvořením příznivých vnějších i vnitřních podmínek bylo umožněno kulturní mikroflóře dosáhnout dominance vůči svým konkurentům, tj. ostatním bakteriím, kvasinkám a plísním. Rozvojem potravinářské mikrobiologie a odhalením úlohy mnohých mikrobiálních kmenů při fermentačních procesech dochází ke stále častější aplikaci tzv. startovacích kultur. Tímto pojmem se označují vybrané a prověřené kmeny mikroorganismů, které jsou v čisté kultuře nebo ve směsích s jinými kmeny aplikovány do potravin v průběhu výrobního procesu za účelem vyvolání určitých požadovaných změn. Nejstarší startovací kultury byly vyvinuty pro produkci mléčných výrobků před asi 100 lety. V masném průmyslu se startovací kultury používají při výrobě tepelně neopracovaných fermentovaných salámů, příp. tepelně neopracovaných šunek.

12 12 2. CÍL PRÁCE Cílem této práce bylo vypracování literární rešerše na téma Startovací kultury pro výrobu trvanlivých salámů.

13 13 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Fermentace S fermentací se setkáváme doslova na každém kroku. V běžném každodenním běhu života jsou to mléčné výrobky, kde procesem fermentace prošly takřka všechny z celého spektra sortimentu, kromě normálního mléka a většiny druhů másla. Dále mezi tyto produkty patří: ocet, černý čaj, káva, tabák. Dokonce i kakaové boby, než se z nich stane lahodná čokoláda. Ale i nezkažené masné výrobky. Patrně nejdříve bylo pozorováno spontánní alkoholové kvašení ovocných plodů. První zmínka o řízeném využití fermentace pochází z Babylonu z doby let před naším letopočtem, dále ze starého Egypta a Řecka, kde byla využívána pro přípravu nápojů z ovocných šťáv. V oblasti dálného východu, zejména v Číně, se fermentace jako řízený konzervační proces pro zeleninu začala používat někdy kolem roku př.n.l. Pravděpodobně ve stejné době vznikl rovněž v Číně tepelně neopracovaný masný výrobek Lup Cheong. Byl však na hony vzdálen od salámů v dnešním slova smyslu. V Evropě jsou zmínky o využití fermentace pro přípravu masných výrobků z podstatně pozdější doby. Jako fermentace (kvašení) jsou označovány procesy, při nichž dochází k mikrobiálnímu rozkladu organických hmot, mezi nimiž převládají aerobní anebo anaerobní redoxní přeměny bezdusíkatých látek, nejčastěji sacharidů nebo organických kyselin. (Kyzlink, 1988) Jedním z původců kvašení jsou kvasinky. Kvasinky jsou heterotrofní eukaryotní mikroorganismy, náležející mezi houby (Fungi). Český název dostaly pro schopnost většiny druhů zkvašovat monosacharidy a některé disacharidy, případně i trisacharidy na ethanol a oxid uhličitý. Obecně existují 2 základní druhy fermentačních procesů : anaerobní fermentace jedná se o mikrobiální proces, kdy bez přístupu vzduchu, za optimálně řízených podmínek (obsah sušiny, reakční teplota, ph) a za působení vhodných kultur anaerobních mikroorganismů dochází k rozkladu organických látek za současné produkce plynu. Nejvýznamnější kvašení je alkoholové, při němž se sacharidy řadou reakcí změní na ethanol a oxid uhličitý. Ve velkém měřítku se používá při výrobě

14 14 alkoholických nápojů a ethanolu pro potravinářské a farmaceutické účely. Máselné kvašení je štěpení sacharidů nebo kyseliny mléčné na kyselinu máselnou za vývoje oxidu uhličitého a vodíku. Z mnoha druhů bakterií je pro máselné kvašení nejobvyklejší Clostridium butyricum, které vytváří vedle kyseliny máselné i butylalkohol. Máselné kvašení se uplatňuje při máčení lnu, výrobě pšeničného škrobu kysáním a při zrání některých sýrů. Máselné kvašení je nežádoucí např. při přípravě siláže. U mléčného kvašení podle použitého kmene mikroorganismu vznikne vedle oxidu uhličitého mléčná kyselina (kvašení homofermentativní) nebo ještě i jiné metabolity, například těkavé kyseliny, oxid uhličitý, ethanol (kvašení heterofermentativní). Využívá se například ke konzervaci okurek, zelené píce (siláže), při výrobě tvarohů a sýrů. V průmyslu se používá buď kvašení jednorázové, nebo nepřetržité (za stálého přítoku sladké zápary a odběru zápary prokvašené). aerobní fermentace kvašení probíhá za přítomnosti kyslíku. Příkladem může být octové kvašení, což je kvašení alkoholu za vzniku kyseliny octové.

15 Fermentované masné výrobky Fermentované masné výrobky, jsou výrobky tepelně neopracované, určené k přímé spotřebě, u kterých v průběhu fermentace, zrání, sušení a uzení za definovaných podmínek došlo ke snížení aktivity vody a w(max) = 0,93 s minimální dobou trvanlivosti 21 dní při teplotě 20 C. Na rozdíl od jiných masných výrobků nepodléhají během procesu výroby ani před vlastní konzumací tepelnému zákroku. Proto si zachovávají některé organoleptické vlastnosti syrového masa, které jsou doplněny o aroma a chuť produktů fermentace. Jsou tradičními výrobky v mnoha evropských zemích a významně se rozšířily i u nás (Pipek, 1998). K rozhodujícím výrobním oblastem v Evropě patří: oblast německá, italská a španělská. Známými producenty jsou ovšem i Francie, Maďarsko a další státy. Jejich výroba je vzhledem k vysokým nárokům na hygienu složitější a v mnoha směrech odlišná od jiných masných výrobků. (Pipek, 1998) Vývoj fermentovaných masných výrobků První historicky doložený, tepelně neopracovaný masný výrobek se jmenoval Lup Cheong. Počátek novodobé výroby fermentovaných salámů je datován do roku 1730, kdy bylo započato s produkcí salámů v severní Itálii. (Král et all.,2005) Nedlouho na to se rozšířila produkce do Maďarska a posléze do Německa (Pipek,1998). Vzhledem k tomu, že v těchto zemích nebyly optimální klimatické podmínky pro celoroční výrobu tepelně neopracovaných salámů, bylo nutné produkci soustředit pouze do chladných zimních měsíců tak, aby se minimalizovalo riziko kažení způsobené vysokými teplotami. Z této doby pochází i název zimní salám, který je dodnes používán v Maďarsku, ale i v dalších zemích. Obliba a relativní bezpečnost těchto výrobků přispěla k tomu, že se jejich výroba rozšířila nejen po celém Středomoří, ale i do ostatních částí Evropy. Vývoj těchto tepelně neopracovaných výrobků odrážel klimatické podmínky, chuťové zvyky a dostupné suroviny v zemích produkce. Tomu vděčíme za obrovskou rozmanitost. V tehdejším Československu byly patrně první tepelně neopracované salámy vyráběny v průmyslovém měřítku v Hodicích pod značkou JOB. Dále v nedalekém Kostelci, Studené a v dalších podnicích na Vysočině. V této oblasti byly příznivé podmínky pro zrání. Na počátku 70. let byly vyvinuty tepelně neopracované masné

16 16 salámy Poličan a Herkules, na Slovensku Nitran a Malokarpatská saláma. Tyto salámy mají dodnes neotřesitelnou pozici na trhu a byť byla technologie značně modifikována, jsou stále zákazníky velmi oblíbené. Chuť těchto výrobků totiž vychází nejenom z použitého koření a skladby surovin, ale i z fermentačních procesů přítomných mikroorganismů, kombinace cukrů, podmínek zrání a dalších faktorů. Celý tento komplex vlivů utváří konečný buket salámů Rozdělení fermentovaných masných výrobků Fermentované masné výrobky lze členit podle několika hledisek výrobní technologie, struktury, rozdílné údržnosti aj. Mezi fermentované masné výrobky patří fermentované salámy s nízkou kyselostí, fermentované salámy s vyšší kyselostí, roztíratelné fermentované salámy a také syrové šunky (Ingr, 2003). Rozhodující podíl výrobků představují první dvě skupiny, které se v něčem zásadně odlišují a v některých aspektech nejsou mezi nimi ostré hranice. Charakteristika uvedených 4 skupin je následující: Fermentované salámy s nízkou kyselostí (klasické syrové trvanlivé salámy, s vysokou konečnou hodnotou ph) jsou trvanlivé především vysoušením, tj. snížením aktivity vody, která by měla být 0,88 a nižší (šířeji se uvádí rozsah 0,90 0,65). Za těchto okolností nemusí být ph výrobku příliš nízké, obvykle je v rozmezí 5,3 6,2; nejčastěji 5,8 6,2. Tyto výrobky se vyznačují poměrně dlouhou výrobní dobou, nejméně 3 týdny, ale většinou více než 2 měsíce. Extrémním případem jsou italské salámy, které zrají i 6 měsíců, hmotnostní ztráty přitom činí více než 20 %. Dalším charakteristickým rysem této skupiny výrobků je, že se do nich nepoužívají sacharidy. Mívají větší velikost zrn, 5 10 mm, a převážně jsou naraženy v přírodních střevech. Z důvodu pomalého nástupu fermentace je nutné salámy startovat pří nízkých teplotách, řádově do 15 o C. Výrobky nejsou zauzeny a na povrchu jsou tedy kryty většinou plísní. Jsou výrazněji kořeněné, převládá pepř, česnek a zázvor. Z důvodu dlouhého zrání mají plnou výraznou chuť, ve které se již projevuje charakteristický přípach nažluklého tuku. Některé výrobky jsou uzené, jiné jen sušené, liší se tvarem, zrněním, složením surovin i způsobem zrání a sušení. V současné době jsou i pro výrobu těchto tradičních salámů využívány nízkookyselující startovací kultury rostoucí za nízkých teplot (Staphylococcus carnosus,

17 17 Pediococcus acidilactici; někdy Lactobacillus curvatus) a plísňové kultury např. Penicillium nalgiovensis, pro aplikaci na povrch. Důvodem je především kontrola zracího procesu. Nízkokyselé trvanlivé fermentované salámy se vyrábějí v celém Středomoří a liší se použitým kořením, stupněm okyselení, dobou zrání nebo přítomností plísní na povrchu. Velmi známým salámem pocházejícím ze Španělska, ale i z jižní a střední Ameriky je Chorizo. Jako základ koření je použita kvalitní paprika různé pálivosti. Je vyráběn jako úplně syrový vepřový výrobek, bez plísně, určený k další kulinární úpravě, jako krájitelný salám, nebo jako trvanlivý fermentovaný salám. V jižní Americe se pod jménem Chorizo většinou rozumí výrazně kořeněná klobása. Ve Španělsku a jižní Francii se rovněž vyrábí celá řada místních specialit, jako je např. salám Sobresada. Vyrobený převážně z vepřového masa a kozího sýra, kořeněný pálivou paprikou, ale i celou řadou voňavých bylin (tymián, majoránka, rozmarýn). Salám bývá naražen do hovězí konečnice a zaplísněn. Konzistence salámu je spíše měkkčí. V této zeměpisné oblasti bývá pro zjemnění chuti do receptur občas přidáváno desertní víno nebo brandy. Další specialitou je např. výrobek Saucisson de sanglier, vyráběný z masa divokého prasete. Mezi speciality patří i Salame ďoca z Lombardie. Jedná se o salám jemně kořeněný, vyráběný z husího masa a sádla. Je narážen do kůže z husích krků. Ve východním středomoří, v Turecku a dále na východ je velmi rozšířen Sudžuk. Je vyráběný výhradně z hovězího a ovčího masa. Kořeněn pepřem, paprikou, česnekem, kmínem, skořicí a hřebíčkem. Má výrazné zrnění cca 10 mm a je velmi silně zauzen (2 3 dny) a následně sušen. Chuť tohoto výrobku je naprosto odlišná od středoevropských zvyklostí. Dále pak ze zahraničních výrobků do této kategorie patří zejména Uherský salám a dále Sibiu, Banatean salami (Rumunsko), Lukanka (Bulharsko), Venetian Salami, Milanesse (Itálie), Wintersalami (německé oblasti) aj. Z našich výrobků sem lze zařadit např. Poličan, Paprikáš, Smíchovský salám, aj. Fermentované salámy s vyšší kyselostí jsou typické pro oblast na západ a severozápad od našich hranic. Oproti předchozí skupině mají měkčí konzistenci, avšak natolik pevnou, že je lze krájet (odtud název = krájitelné) a to již po několika dnech. Základní podmínkou pro výrobu těchto salámů je použití vhodné startovací kultury spolu s vhodně zvolenou kombinací cukru (typický je přídavek 0,3 0,7 %). Kultura musí být schopna velmi rychlého okyselení (ph pod 5,0, nejméně však pod 5,2) a vytvrzení salámu. Má být

18 18 volena i s ohledem na chuť salámu a jeho vybarvení. Je potřebná vyšší teplota na počátku zrání, aby fermentační proces, resp. přeměna sacharidů, byl velmi rychlý a aby rychle dosažená nízká kyselost zabránila nežádoucím mikrobiálním změnám. Aktivita vody těchto výrobků se požaduje 0,93 a nižší. Jsou rychle zrající a zrají obvykle méně než 3 týdny a proto i ztráty jsou nižší a to většinou do 15 %. Mezi touto a předchozí skupinou však neexistuje ostrá hranice, mnohé výrobky leží právě na hranici mezi oběma skupinami. ph okolo 4,9 je typické pro německé salámy, pro belgické 4,7 a pro holandské ještě nižší 4,6 4,65. Salámy jsou většinou naráženy do umělých střev většího kalibru, často různě tvarovány. Typický salám tohoto typu má jemné zrnění (2 4 mm), ale jsou i hrubší varianty (8 12 mm). Salámy se buď lehce zauzují, nebo se neudí vůbec. Typická je rovněž červená barva, která přechází z jasně červené v Německu až po nafialovělou v Dánsku a Holandsku. Koření je většinou jednoduché (pepř, česnek), v Německu se často používá hořčičné semínko. Salámy mívají většinou nižší obsah tuku než naše, do 30 %. Podle typického konečného výrobku a použitých výrobních postupů dělí Rödel fermentované suché salámy na krájení do 3 kategorií. Tab. 1 Druhy fermentovaných salámů podle Rödela (1985) (Nicolai, 1997) I. RYCHLE ZRAJÍCÍ II. STŘEDNĚ ZRAJÍCÍ III. POMALU ZRAJÍCÍ GdL+/ mikrobiální okyselení Mikrobiální okyselení Mikrobiální okyselení Dodání dusitanu Dodání dusitanu Dodání dusitanu Zrání teplota: t o < 25 o C Zrání teplota: t o o C Zrání teplota: t o o C Prodej: po 10 dnech Prodej: po 20 dnech Prodej: po 8 týdnech Z našich výrobků sem patří: Herkules, Permoník, Lovecký salám, Dunajská a Gombasecká klobása. Ze zahraničních výrobků pak např. Cervelat (Zervelat), Schlackwurst, maďarské klobásy Csabay a Gyulay ( čabajky ), Pepperoni 1 (Amerika) aj. Roztíratelné fermentované salámy představují poněkud zvláštní skupinu fermentovaných výrobků. Mají jemnou nebo hrubou strukturu, jsou měkké na omak i skus, více či méně pastovitého charakteru. Zrají méně než 14 dní. Jejich roztíratelnost je dána vysokým obsahem tuku. Stabilitu výrobků zajišťuje přídavek dusitanů, glukonodeltalakton a startovací kultury. Fermentací se dosáhne hodnot ph 5,4 5,6. Tyto výrobky se vůbec 1 Pepperoni se používá u 30 % pizz. Salám velmi výrazně kořeněný, hlavně chilli, pepřem, paprikou a česnekem. Při technologickém procesu je zvláštností, že startovní teplota fermentace je přes 30 o C, často o C.

19 19 nesuší, zauzují se pouze studeným kouřem 2 3 dny a před expedicí je třeba je vychladit na 2 8 o C. Pro spotřebitele jsou tyto výrobky do jisté míry riskantní, zejména při porušení řetězce nízkých teplot při jejich uchovávání a nedodržení doby použitelnosti, která je maximálně 48 hodin od jejich expedice. Problémy zde mohou činit zejména salmonely (Schmidt, 1987), proto je povinností výrobce nechat suroviny vyšetřit na nepřítomnost salmonel a věnovat maximální pozornost i hygieně. (Lát, Látová, 1987) Oblíbené jsou především v Německu Teewurst, Mettwurst, aj. U nás je objem těchto výrobků malý, známé jsou Čajovky a Métský salám (2) Syrové šunky patří mezi nejnáročnější z hlediska výroby, a proto jsou i nejdražšími masnými výrobky. V úvodní fázi jsou přechovány při nízkých teplotách, následně pak dlouhou dobu zrají a schnou. Jejich trvanlivost je dána snížením vodní aktivity. Často jsou vyráběny bez dusitanů, které vzhledem k dlouhé době výroby nemají význam. Syrové šunky se podle lokality produkují ve 3 typech. Syrové šunky s nízkým obsahem soli (italské, španělské, francouzské) zrají více než 6 měsíců a jejich nízká slanost může na počátku zrání činit mikrobiologické problémy (dáno vysokou hodnotou a w ). Šunky s vysokým obsahem soli (jihoevropská oblast) zrají méně než 3 měsíce a zauzené syrové šunky (belgické a německé) s dobou zrání kratší než 1 měsíc. Mezi nejznámější patří parmská šunka (Prosciutto di Parma), španělské, německé syrové šunky a náš Pršut a Lososová šunka (z vepřové pečeně a kýty) Údržnost Údržnosti se u fermentovaných výrobků nedosahuje tepelným zákrokem, a proto zde nabývají na významu jiné překážky, které působí v určitém sledu. Zvýšit údržnost fermentovaných salámů znamená především zpomalit nebo zabránit vývoji bakterií způsobujících jejich kažení a také má prvořadou úlohu zabránit přítomnosti patogenních mikroorganismů. K údržnosti fermentovaných výrobků však musí přispívat i pečlivý výběr suroviny a celková hygiena výroby, a to ve větší míře než u jiných výrobků. 2 Označení métský salám (Mettwurst) pochází z dolnoněmeckého výrazu Mett označujícího syrové libové vepřové maso.

20 20 Na začátku snažení o zvýšení údržnosti je určující vstupní překážka, počáteční mikrobiální zátěž (primární kontaminace). Jako u všech druhů zpracovávaných masných výrobků, počáteční CPM celkový počet životaschopných mikroorganismů přítomných na povrchu syrového masa se odrazí na údržnosti každého výrobku vyrobeného z této suroviny. Čím bude primární kontaminace vyšší, tím větší bude riziko, že někteří z mikroorganismů by mohly překonat všechny překážky a způsobit otravu z potravin v nejhorším případě onemocnění z potravin, které končí letálně, smrtí konzumenta (Nicolai, 1997) Překážkové efekty ve fermentovaných salámech Překážkové efekty jsou popsány jako: konzervační prostředky (dusitan sodný, sorban draselný na povrchu) redox potenciál kompetitivní bakteriální flóra aktivita vody ph teplota. Konzervační prostředky Přídavek dusitanů do díla syrových masných výrobků je zvlášť důležitý v počátku fáze výrobního procesu. Potlačuje růst nežádoucích mikroorganismů (především salmonel) a tím napomáhá rozvoji žádoucí mikroflóry. Minimální koncentrace pro zabezpečení antibakteriálního účinku je 125 mg NO 2.kg 1 výrobku. Reziduální koncentrace aktuální pro spotřebitele by měla být omezena na 50 mg dusitanu v 1 kg finálního výrobku. Použití dusitanu je omezeno na dusitanovou solící směs, obsahující 99,4 % NaCl a 0,6 % NaNO 2. Vzhledem k tomu, že dusitan se v průběhu výrobního procesu postupně odbourává, jeho baktericidní účinek je omezen na začátek fermentačního procesu. Při reakcích s tuky a hemovými barvivy je rychleji spotřebován kyslík, což vede k chuťově negativním změnám (Rödel et all., 1992). Jinou konzervační metodou, i když použitelnou jen pro povrch sušených výrobků, je použití přírodního kouře. Tím se omezí zejména růst kvasinek, dojde k vyloučení tvorby mykotoxinů a zároveň dochází ke zpevnění obalu.

21 21 Redox potenciál (Eh) Maso získané bezprostředně po porážce má malý redoxní potenciál. Při měření by se mělo použít kombinované elektrody, které se zavádí do salámů již na začátku fáze plnění salámu. Když se zavede v pozdější fázi po vytuhnutí díla a vytvoření gelu naměří se příliš vysoké hodnoty Eh. Redoxní potenciál se na počátku zrání snižuje, protože mnohé mikroorganismy spotřebovávají kyslík. Tím jsou (uvnitř salámu) bržděny v růstu některé bakterie, které by jinak způsobily hnilobu např. pseudomonády a enterobakterie. Zároveň jsou zvýhodněny bakterie mléčného kvašení, které okyselují zrající salám a zajišťují stabilitu výrobku (Leistner, 1986). Přidáním redukčních látek (antioxidačních činidel, redukujících cukrů, atd.) se stabilita může ještě posílit. Kompetitivní mikroorganismy Žádoucí mikroorganismy mohou potlačovat nežádoucí mikroflóru několika způsoby, a to snížením ph, tvorbou kyseliny mléčné (má bakteriostatické účinky), konkurencí při získávání živin, tvorbou peroxidů a bakteriocinů. Mezi tyto mikroby patří bakterie mléčného kvašení. Někdy se tyto mikroorganismy záměrně přidávají pod označením ochranné kultury (pokud mají za účel změnit i organoleptické vlastnosti, označují se jako startovací kultury) (Pfeil, Liepe, 1973). Aktivita vody (a w ) Aktivita vody se snižuje jednak osolením výrobku a jednak sušením. Ke snížení její hodnoty však může přispět i vyšší obsah tuku a sacharidů. (Incze, 1992) Úroveň aktivity vody se u různých typů masných výrobků podstatně liší a to přibližně v rozmezí 0,86 0,96. Při zrání a sušení aktivita vody postupně klesá a dosahuje hodnot zamezujících růstu mikroorganismů. Aktivita vody má význam také při porůstání povrchu salámů plísněmi. Snižování aktivity vody může probíhat u mělněných výrobků (vzhledem k rychlému prosolení) relativně rychle, naopak u kusových výrobků (syrové šunky) je to záležitost mnoha měsíců (Leistner 1986). V Tab.2 jsou uvedeny minimálních hodnoty a w s jejíž pomocí můžeme vyhodnotit účinky hladiny aktivity vody na některé mikroorganismy.

22 22 Tab. 2 Růst mikroorganismů v závislosti na hodnotách aktivity vody (Nicolai, 1997) a w Bakterie Kvasinky Plísně 0,98 0,97 0,96 Clostridium, Pseudomonas Clostridium Flavobacterium, Klebsiella, Lactobacillus, Proteus, Pseudomonas, Shigella 0,95 Alcaligenes, Bacillus, Citrobacter, Clostridium, Enterobacter, Escheria, Proteus, Pseudomonas, Salmonela, Sarratia, Vibrio 0,94 Lactobacillus, Pediococcus, Microbacterium, Vibrio, Streptococcus 0,93 0,92 0,91 Lactobacillus, Streptococcus Corynebacterium, Staphylococcus,Streptococcus Rhodotoruala, Pichia 0,90 Lactobacillus, Microocccus, Pediococcus, Vibrio 0,88 0,87 0,86 0,80 0,75 0,70 0,62 Staphylococcus Halofilní bakterie Hansenula, Saccharomyces Candida, Torulopsis Debaryomyces, Debaryomyces Saccharomyces Saccharomyces Rhizopus, Mucor Cladosporium Peacilomyces Aspergillus, Penicillium, Emericella, Eremascus Aspergillus, Wallemia Eurotium, Chrysosporium Eurotium, Monascuc ph Snížení ph nastává obvykle působením bakterií mléčného kvašení v průběhu zrání nebo použitím okyselujících látek (GdL). K okyselení přispívá i hydrolýza tuků (vznik masných kyselin). Okyselení má význam zejména u rychle zrajících salámů, a dále u těch výrobků, u nichž není dosaženo významného snížení aktivity vody vysušením. Pokles ph se zastavuje při snížení aktivity vody na hodnotu a w = 0,93, kdy je zabráněno růstu laktobacilů (Stiebing et all.,1989). Právě tato hodnoty aktivity vody je u trvanlivých

23 23 salámů určena jako hraniční (Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 327/1997 Sb.). Hodnota ph se u většiny fermentovaných salámů pohybuje mezi 5,0 a 5,3. U dlouhodobě sušených salámů bývá i vyšší než 6; naopak u rychle zrajících salámů bývá nižší než 5. Hodnota ph je tedy nižší u salámů s vyšší aktivitou vody a naopak; podle toho je pak rozhodující překážkou pro zajištění údržnosti buď ph nebo aktivita vody (Leistner 1986). Teplota Snížená teplota má význam pro potlačení rychlého rozvoje mikroflóry na počátku výroby. Podle Incze 1992, má nízká teplota význam zejména u syrových šunek, které musí být vyráběny při teplotách, nižších než 5 o C, v nich dochází k pomalému poklesu aktivity vody, která je pak rozhodující překážkou. Při zrání fermentovaných salámů se nemá překračovat teplota 23 o C, jinak hrozí nebezpečí pomnožení stafylokoků a salmonel (Stiebing et all., 1992). Naproti tomu příliš nízká teplota (kolem 0 o C) zabraňuje pomnožení ušlechtilé mikroflóry zajišťující okyselení. Hechelmann et all. (1990) vyjádřili uplatnění překážkového konceptu v průběhu zrání fermentovaného trvanlivého salámu, jehož výsledkem je jakostní bezpečný výrobek zdravotně a hygienicky nezávadný. Pro prodloužení údržnosti a produkci senzoricky atraktivního a nezávadného jakostního výrobku je vždy třeba kombinovat několik překážkových efektů, které vedou k prodloužení údržnosti a produkci senzoricky atraktivního a nezávadného jakostního výrobku Vady fermentovaných masných výrobků rozmazaná mozaika (nedostatečně vychlazená či zmrazená surovina, tupé nože kutru, příliš dlouhé míchání); vrásnění obalů na povrchu salámu (nedostatečně pevné narážení díla, velmi vysoká teplota kouře u tepelně opracovaných salámů); měkká konzistence salámů (vysoký obsah vody v surovině, nedostatečné vychlazení masa před zpracováním, ohřev masa při mělnění nebo míchání); tzv. kroužek (rychlé sušení vedoucí k vzniku povrchové krusty neboli kroužku, ve středu výrobku se zadržuje vlhkost, možnost mikrobiálního kažení);

24 24 šednutí výrobků v nákroji (nedostatečné vychlazení surovin, nízký přídavek solicí směsi a jeho nedostatečné rozmíchání v díle, rychlé vysoušení povrchu salámu); nadměrná kyselost výrobků (vysoký přídavek sacharidů a příliš vysoký podíl heterofermentativního kvašení); Během zrání může dojít k řadě nežádoucích změn a odchylek v jakosti: tzv. vláknitost (při vyšších teplotách, s vyšším obsahem sacharidů, dochází k tvorbě hlenovitých vláken druhy rodu Leuconostoc); nežádoucí povrchové zaplísnění (nedostatečné vyuzení, nedostatečná hygiena klimatizovaných komor, nedostatečný přívod vzduchu k výrobkům při sušení a zrání); hniloba na povrchu či uvnitř salámu (vzácný výskyt, původci: enterobakterie, klostridia, vzácně i bacily); povrchové osliznutí (nemusí souviset s povrchovou hnilobou, salám lze očistit a lehce zakouřit, původci: mikrokoky, kvasinky, stafylokoky); tzv. vykvetení (u salámů, které jsou pouze sušeny; suché bělavé nebo žlutavé nepravidelné pokryvy na povrchu, původci: kvasinky, stafylokoky; někde je považováno za jakostní znak). Tab. 3 Přehled nejzávažnějších mikroorganismů, způsobující problémy s údržností fermentovaných salámů a syrových šunek (Hechelmann, 1985). Mikroorganismus Bakterie mléčného kvašení homofermentativní heterofermentativní Leuconostoc sp. Enterobakteriaceae Micrococcus sp. Staphylococcus sp. Clostridium sp. Kvasinky Plísně Vada výrobku Fermentované salámy Fermentované syrové šunky nadměrné okyselení tvorba plynu, zápachu, nežádoucí změna chuti, vady barvy prokvétání na povrchu zkažení jádra výrobku, tvorba plynu tvorba slizu, zešednutí povrchu (po umytí) kažení povrchu, kontaminace, (při použití přírodních střev) tvorba slizu, ztráta chuti a vůně, nežádoucí chuť porušení obalu, bezvýrazná chuť okyselení, žluklost kažení >10 6 : zkažení žluknutí, kažení kažení a kontaminace

25 Balení fermentovaných masných výrobků Obalový materiál, se neuvádí jako hlavní překážkový efekt pro trvanlivé tepelně neopracované masné výrobky. Je však ale nutné, zohlednit některé aspekty používaného obalového materiálu, aby se vyrobily zdravotně nezávadné a při skladování stabilní fermentované masné výrobky. (Nicolai, 1997) Moderní ochranou balených potravinářských produktů je balení v modifikované atmosféře MAP, které je většinou spojováno se spotřebitelskými baleními. MAP zahrnuje balení vakuové VP a tzv. rovnovážné EP. VP spočívá v odstranění všech plynů a par z okolí potraviny v takové míře, aby obsah kyslíku klesl pod hodnotu 1 % z původního množství. Principem EP je snaha o dosažení rovnovážného a stabilního stavu mezi potravinou a vnějším prostředím. V praxi se jedná o odstranění vzduchu z obalu a jeho nahrazení ochrannou atmosférou tvořenou třemi základními plyny, resp. jejich směsí a to kyslíkem, dusíkem a oxidem uhličitým. Výrobky určené k plátkování musí být dobře fermentované a vysušené, aby se zaručila jejich stabilita po dobu skladování. Při nízké vodní aktivitě v kombinaci s nízkým ph, dochází k potlačení růstu většiny bakterií. Z tohoto důvodu je požadována pro používaný obal dobrá propustnost kyslíku, vodních par i výparů. U salámu zrajícího působením kulturních plísní na povrchu se může provádět vakuové balení výrobků za předpokladu, že jeho aktivita vody je velmi nízká (a w > 0,90), a také jejich skladování by nikdy nemělo překročit teplotu nad 15 o C. Jestliže se tyto parametry nesledují, je zde riziko změny barvy (zelená/žlutá) způsobené aktivací plísní na povrchu. Pro balení metodou MAP pro předem plátkované fermentované salámy s aktivitou vody pod 0,94 se dává přednost směsi obsahující % kysličníku uhličitého a % dusíku. Má li výrobek přechodnou aktivitu vody mezi 0,94 a 0,97, lze použít vyšších koncentrací CO 2 (50 70 %) v kombinaci s dusíkem při vyloučení kyslíku ze směsi.

26 Technologie výroby fermentovaných masných výrobků Výroba tepelně neopracovaných výrobků je složitá a často riziková. Fermentační a zrací procesy jsou ovlivňovány počátečními faktory a absence teplotního zákroku poskytuje přítomným mikroorganismům příležitost k rozvoji a ke kažení výrobků. (Ingr, 2003) Přísady do syrových salámů musí zajistit na rozdíl od jiných výrobků i optimální průběh zrání Suroviny pro fermentované salámy Základní suroviny zahrnují vepřové a hovězí maso a to obecně v relaci libové hovězí : libové vepřové : hřbetní sádlo 1:1:1. Nebo li také ze 70 % výrobního masa a 30 % tukové tkáně. Hovězí maso dodává výrobku pevnější konzistenci a intenzivnější chuť, vepřové pak větší šťavnatost (Sielaff et all., 1986). Mnohé trvanlivé salámy se vyrábějí pouze z masa vepřového (Uherský salám, Křemešník, některé italské a francouzské salámy). V islámských zemích, kde se z náboženských důvodů nesmí konzumovat vepřové maso a sádlo, se používá hovězí a skopové maso; vepřové sádlo se nahrazuje ovčím ocasním lojem (Gökalp et all., 1985). Pro fermentované salámy lze využít i libové krůtí maso. Velmi ceněné jsou fermentované salámy ze zvěřiny (jelen, los, medvěd). Maso musí být normálně okyselené, tedy pod hodnotu ph 5,8, aby se potlačila hnilobná mikroflóra a nedošlo k rozkladu bílkovin. Maso nedostatečně okyselené v průběhu autolýzy (DFD) je pro výrobu fermentovaných výrobků nevhodné. PSE vepřové maso lze použít jen v omezené míře. Pro syté vybarvení výrobku se volí maso ze starších zvířat (zejména samic), tj. starých krav a sviní; nejenom pro vyšší obsah myoglobinu, ale i pro nižší obsah vody, který je významný pro pěkný vzhled (mozaiku) salámů. Tuková tkáň má být jadrná, pevná, čerstvě vytěžená, důkladně vychlazená nebo i krátce zmražená. Musí mít vysoký bod tuhnutí a nesmí se mazat. Tomuto požadavku odpovídají tuky s vyšším obsahem nasycených mastných kyselin, tedy především tuk hřbetní, nikoliv vnitřní. Tukovou tkáň lze nahradit i tučným masem. K solení se používá solicí dusitanová směs v množství 2,4 3 %. Volba koření dodává výrobkům charakteristickou chutnost, ale také může negativně ovlivnit průběh fermentace nežádoucí kontaminací. Proto dávají výrobci přednost extraktům, které mají minimální obsah mikroorganismů. Sacharidy

27 27 určují rychlost a intenzitu fermentace a okyselení výrobků, které je u fermentovaných salámů s vyšší kyselostí rozhodujícím faktorem jejich trvanlivosti. Používají se sacharóza, glukóza a fruktóza v podílu 0,3 0,7 % z hmotnosti všech surovin, případně i laktóza (0,5 1 %). Pro fermentované salámy s kratší dobou zrání a menší trvanlivostí se přidává do díla místo sacharidů glukonodeltalakton, který se velmi brzy rozkládá na kyselinu glukonovou, což umožní snížení ph díla na 4,8 za několik hodin po jeho přídavku, který činí 0,3 0,5 % Vlastní výroba fermentovaných výrobků Výrobní postup začíná mělněním suroviny, která je pro fermentované salámy mimořádně důležitá. Požadují se hladké a ostré řezy a proto je třeba mělnit surovinu, která byla těsně před mělněním zmrazena. Doporučuje se zmrazit (na 5 až 10 o C) jen část libového masa a zbytek přidat ve formě vychlazeného masa tak, aby teplota díla po naražení byla kolem 0 o C, čímž se zabrání rozmazání tuku. (Sielaff et all., 1986) Je třeba zdůraznit, že se čerstvé maso zmrazí krátce (několik dní) před zpracováním. Není možné používat maso mrazírensky skladované. K úpravám masa, zejména u kvalitních výrobků, by mělo patřit i odstranění šlach a jiných složek pojivové tkáně. Lze k tomu např. využít bubnový separátor. Mělnění se provádí na kutru, při následném míchání se přidává dusitanová solicí směs, sacharidy a koření. Na konci kutrování má být teplota již nad bodem tuhnutí (2 až 1 o C) (Oelker, 1984). První fáze ztuhnutí, tj. při lisování a narážení, má sloužit k fixování tvaru výrobku, k další tvorbě struktury a ztuhnutí dochází při zrání salámů. Optimální teplota díla při narážení je 1 o C. Při narážení je třeba s dílem pracovat šetrně využívají se proto nejlépe pístové narážečky. Některé salámy (Lovecký, Lukanka) mají plochý tvar, což je umožněno plochou narážecí trubicí. Dílo se naráží do přírodních obalů, ale v rozhodující míře do klihovkových střev. Nevýhodou přírodních střev je však vysoká mikrobiální kontaminace a obsah tuku, který urychluje žluknutí (Hechelmann, 1996) Do popředí se dostávají také střeva celulózová, případně různé síťky. Obaly pro fermentované salámy musí být propustné pro vodní páru (vysušování) i pro plyny (kouř) a při sušení musí dokonale obepínat povrch salámu. Naražené salámy se zavěšují na udírenské vozíky nebo koše a zavážejí do klimatizovaných komor, kde za regulovaných podmínek probíhá jejich zrání. Zauzování probíhá současně se zráním. U

28 28 nás se fermentované salámy udí studeným kouřem o teplotě do 25 o C, tím se výrobky aromatizují a vybarvují. Uzení se používá u salámů, kde není požadován porost plísní na povrchu; kouř totiž působí fungicidně, má také antioxidační účinky a vytvrzuje obal výrobku. Kouř se přivádí do komor v pravidelných intervalech po dobu až 8 dnů. V zahraničí se fermentované salámy většinou neudí a během zrání se na jejich povrchu vytvářejí plísňové pokryvy. Plísňové kultury se nanášejí na povrch salámů ponořením do roztoku s kulturou plísně, potřením, či postřikem suspenzí plísňových spor. Plísňový pokryv musí být suchý a čistě bílý. Obecně je třeba při výrobě fermentovaných syrových salámů zajistit následující rozhodující momenty (kritické či ochranné body): Tab. 4 Kritické body při výrobě fermentovaných syrových salámů (Ingr, 2003) OCHRANNÉ BODY SALÁMY s vysokou kyselostí s nízkou kyselostí Teplota fermentace počáteční pozdější o C o C méně než 12 o C o C Koncentrace soli (počáteční) 2,2 3,0 % 2,5 3,0 % Hodnota a w (konečná) méně než 0,95 méně než 0,88 Hodnota ph počáteční konečná méně než 6,2 x méně než 5,3 méně než 6,2 x 5,8 6,2 x ( x jedná se o hodnoty tzv. nekritické, nejsou tedy rozhodující) Zrání Rozhodující fází výroby fermentovaných salámů je vlastní fermentace, zrání. Zrání zahrnuje nejen všechny procesy, probíhající od naražení díla do obalů až po konzumaci hotových výrobků, ale i komplex procesů odbourávání a přeměny jednotlivých složek díla, které rozhodují o údržnosti, textuře, chuti, vůni a vybarvení hotových výrobků. Bílkoviny jsou štěpeny proteolytickými enzymy na aminokyseliny a dále na těkavé organické kyseliny, aldehydy, aminy a amoniak. Lipidy podléhají hydrolytickým a oxidačním změnám. Jejich výsledné produkty silně ovlivňují aroma výrobku a jsou kladně hodnocené zejména u dlouho zrajících salámů. O průběhu zrání rozhoduje složení mikroflóry, které se mění během výroby, zrání i následujícího skladování. Závisí na ph, a w, obsahu sacharidů a teplotě. Významnou roli při zrání hrají mikrobiální děje. V díle se

29 29 vyskytují mikroorganismy řádově zárodků v 1 gramu, jejich hlavním zdrojem je masná surovina. Z počátku procesu zrání si konkuruje ušlechtilá mikroflóra s mikroflórou hnilobnou. Mezi ušlechtilou mikroflóru se řadí především bakterie mléčného kvašení, významné jsou druhy Lactobacillus, Lactococcus a Pediococcus a mikrokoky (z čeledi Micrococcaceae). Odbourávají sacharidy z 90 % na kyselinu mléčnou, zbylých 10 % jsou další organické kyseliny: octová, mravenčí, pyrohroznová, propionová, máselná a ethanol. Mléčné bakterie se v díle rychle pomnoží a rychle okyselí dílo, potom však, kvůli nižší aktivitě vody odumírají. Průběh zrání závisí na klimatických podmínkách, především na teplotě. Optimální teplota pro většinu fermentovaných salámů je o C. Při teplotách nad 25 o C je již nebezpečí nežádoucích mikrobiálních dějů (Hechelmann, 1986), zrání navíc probíhá příliš rychle, dochází k rychlému okyselení a chybám ve zbarvení (Koch, 1986). Při teplotách nižších než 18 o C je mikrobiální nebezpečí nejmenší, výroba odpovídá podmínkám přirozeného zrání v chladných měsících roku (Hechelmann, 1986). Během první fáze zrání se zvyšuje teplota výrobku, aby se mohla aktivovat ušlechtilá mikroflóra. Během zrání se objevuje maximum obsahu kyseliny mléčné a minimální ph (za 5 16 dní) (Seilaff, 1980). Ve fermentovaných salámech je snížení ph na 5,3 dostatečné k potlačení Salmonella typhimurium a Staphylococcus aureus (Schillinger, Lücke, 1989). K významnému vzrůstu pevnosti dochází i vysycháním zřetelný vliv vysychání se projeví na změnách textury při poklesu obsahu vody pod 30 % hm. (Klettner, 1980). Současně se zráním probíhá sušení Typy zrání Výrobu fermentovaných salámů lze členit podle různých podmínek a způsobu zrání. Základní typy zrání, jak je rozdělil Hauzinger, 2005 (Král, et all., 2005) vedoucí technolog známé rakouské firmy WIBERG, jsou tyto: Přírodní zrání, bez použití SK. Nevýhodou je dlouhá doba zrání (8 12 týdnů), k čemuž může být připočten výsledný nejistý nebo nestandardní výrobek. Předností je ovšem dosahování originálních a velmi typických chutí finálních výrobků. Kontrolované přírodní zrání (dusičnanová solicí směs + SK). Výsledkem je spolehlivý proces a zaručený výsledek, v protikladu stojí vysoké nároky na kvalifikaci a spolehlivost personálu. Zrání trvá 6 8 týdnů.

30 30 Kontrolované přírodní zrání (dusitanová solicí směs + SK). Doba zrání zkrácená na 3 4 týdny, výrobky velmi dobré, standardní chuti a aroma. Nevýhodou jsou tu značné technické nároky na technologická zařízení. Rychlé zrání (s dusitanovou solicí směsí a kyselinami, GdL). Výhoda standardního a rychlého výrobního cyklu je poněkud znehodnocována svíravější kyselou chutí výrobku. Semi dry představuje velmi rychlý způsob zrání (několik dnů), přičemž se ovšem výrobce zříká větší trvanlivosti a rovněž chuť výrobků bývá odlišná.

31 Mikrobiální kultury V současné době se v potravinářské výrobě provádí řízená fermentace technologického procesu pomocí čistých mikrobiálních kultur, tzn. že se cíleně zavádějí užitečné mikroorganismy do vlastního výrobního procesu. Čisté kultury jsou mikroorganismy určitého druhu, pěstované očkováním, tj. přenášením ze zralé kultury, v níž jsou mikroorganismy rozmnoženy na tekuté, polotuhé či pevné živné půdy, a to buď v živém, nebo latentním stavu stádia vývoje. V plně aktivním stavu se udržují přeočkováním, které probíhá v pravidelných časových intervalech. Nejde o čisté kultury v pravém slova smyslu, tj. o absolutní druhovou čistotu. Jednotlivé druhy čistých kultur jsou definovány jednak účelem, kterému ve výrobě slouží, jednak mikrobiálním složením, tj. druhy mikroorganismů nebo charakteristickou skupinu mikroorganismů, které má obsahovat živné prostředí (Kněz et all., 1969) Základní funkce a vlastnosti čistých mikrobiálních kultur Základní funkce čistých kultur se uplatňují zejména v těchto směrech: změny ve fyzikálněchemické povaze potravin, tj. změny v textuře, reologických vlastnostech, hodnotě ph, nutriční hodnotě aj. biochemická aktivita, tj. činnost prokysávací, proteolytická, lipolytická a další, při které se vytvářejí chuťové a aromatické látky, ale i požadovaná struktura a konzistence finálních výrobků. Diebel (1974) formuloval požadované vlastnosti kultur následovně: mikroorganismy musí být halo a nitritotolerantní (> 6 % NaCl; > 100 mg NO 2.kg 1 ) musí růst v teplotním rozmezí 27 až 43 o C s optimem při 32 o C, ale i při nižších teplotách, nesmí produkovat štěpné produkty a metabolity bílkovin, které by nepříznivě ovlivňovali senzorické vlastnosti produktů, nesmí být nebezpečné pro zdraví konzumenta (nesmí být patogenní), bakterie mléčného kvašení musí být homofermentativní, aby netvořily plyn a jiné nežádoucí metabolity,

32 32 nesmějí být proteolytické ani lipolytické, když to není v určitých případech požadované Výroba čistých mikrobiálních kultur Čisté mikrobiální kultury se mohou vyrábět různými postupy. Volba fermentačního postupu závisí na specifických vlastnostech pěstovaných mikroorganismů a rozhodující význam mají vztahy mezi technickým vybavením a látkovým systémem. Pro průběh biotechnologických reakcí je typické, že dochází ke stálým změnám v procesu, podmíněným určitou dobou. Vlastní výrobu mikrobiálních kultur můžeme rozdělit do tří úseků: rozmnožování kultur, koncentrace kultur pomocí biochemických, popř. fyzikálních postupů, konzervace kultur pomocí biochemických, popř. fyzikálních metod. Dle Kunze, 1983 je možné rozdělit fermentační procesy k výrobě mikrobiálních kultur, do jednotlivých stupňů, jak je uvedeno na Obr. 1. Obr. 1 Výroba kultur (Benešová et all., 1984) Výroba kultur udržování matečného kmene příprava živného média udržování expedičního kmene sterilace živného média rozmnožování expedičního kmene zrání kontrola průběhu zrání mikrobiální kultura

33 33 V živném médiu, naočkovaném vitální kulturou, probíhá několik fází mikrobiálního růstu: Lag fáze tj. fáze zdržení v níž se buňky ještě nerozmnožují, ale přizpůsobují novému živnému prostředí; fáze akceleračního rozmnožování, v níž stále s větší rychlostí dochází k pomnožování mikrobů; fáze logaritmická neboli exponenciální, v níž dochází k maximální rychlosti v rozmnožování a zvyšování počtu buněk v závislosti na podmínkách kultivace; fáze zpomaleného rozmnožování, při níž přírůstek buněk postupně klesá; fáze stacionární, při níž je koncentrace buněk konstantní stejný počet nových buněk vzniká stejný počet buněk starých odumírá; fáze zrychleného odumírání, kdy počet odumírajících buněk převyšuje množství buněk živých. Koncentráty kultur, pod tímto názvem, rozumíme populace mikroorganismů, které vykazují stejnou nebo podobnou aktivitu látkové výměny při sníženém množství kultury. Toho se dosáhne dvěma způsoby: větším množstvím zárodků v 1 ml kultury ( /ml), selekcí a stabilizací se získají mutanty se zvýšenou aktivitou odpovídajících druhů mikroorganismů. Pro koncentraci mikrobiálních kultur jsou metody uvedeny na Obr. 2. Obr. 2 Možnosti koncentrace mikrobiálních kultur (Benešová et all., 1984) Koncentrace mikroorganismů fyzikální postupy biochemické metody odstřeďování filtrace odpařování sedimentace metody neutralizační metody optimalizace metody pěstování látkové výměny odstřeďování filtrace sprejové sedimentace optimalizace přídavek louhu pěstování baktofugace bakterií sušení (bez koagul.1.) přívodu živin kmenů se zvýšenou ultra lyofilizace sedimentace optimalizace přídavek aktivitou filtrace vakuové (s koagul.1.) přívodu kyslíku pufrovacích odpařování látek

34 Startovací kultury Tímto pojmem se označují vybrané a prověřené kmeny mikroorganismů, které jsou v čisté kultuře nebo ve směsích s jinými kmeny aplikovány do potravin v průběhu výrobního procesu za účelem vyvolání určitých požadovaných změn. (Kameník, 1994) Při výběru startovací kultury se přihlíží i ke zvyklostem v příslušné zemi. Startovací kultury se aplikují do díla odděleně od jiných přísad (solicí směs, GdL, koření), aby nedocházelo ke ztrátě aktivity, vlivem antimikrobních látek přirozeně přítomných. Jsou antagonisty hnilobné mikroflóry. Startovací kultury se přidávají do salámových směsí, aby: vytvořením kyseliny mléčné snižovaly ph výrobku, zlepšovaly strukturu konečného výrobku gelovatěním myofibrilních proteinů při nižším ph, zmenšovaly ztráty vody při sušení vzhledem k poklesu ph, vytvořily výrobek se specifickou chutí a vůní v důsledku prohloubené lipolýzy nebo proteolýzy, chránily tuk před oxidací peroxidem prostřednictvím činnosti katalázy, zlepšily rozklad dusičnanů a tak zlepšily barvu konečného výrobku, snížily riziko tvorby nitrosaminů Historický vývoj startovacích kultur pro fermentované masné výrobky Počátek aplikace mikroorganismů při výrobě a konzervaci potravin, lze hledat v prvních empirických pokusech a snahách člověka o zachování potravin v dobrém stavu během celého roku, nejen po jejich sklizni či výrobě. V 17. století, kdy se objevily první mikroskopy, byly pozorovány živé organismy. Už v 19. století Pasteur dokázal, že mikroby jsou vývojové formy mikroorganismů již dříve existující. Od tohoto okamžiku vědci začínají intenzivně zkoumat možnosti aplikace mikroorganismů a jejich využití pro dobro člověka. V letech 1919 a 1920 Cesari a Guillirmond prováděli první pokusy s aplikací kvasinek do díla fermentovaných salámů. Doporučily je používat pro zlepšení aromatu i chuťových vlastností. V roce 1921 Kurk patentoval použití nepatogenního kmene rodu

35 35 Micrococcus. Počátkem 40. let Jensen a Paddock pomocí laktobacilových kmenů vyizolovaných z masných výrobků, zlepšili senzorické vlastnosti fermentovaných salámů. Na přelomu 50. a 60. let použil Deibel kmen Pediococcus cerevisiae, šlo o první startovací kulturu pro masný průmysl vhodnou pro komerční účely, neboť přežívala lyofilizaci. Tento druh je dosud používán při výrobě tzv. letních fermentovaných salámů (American summer sausage) v USA. Jako první startovací kultura v Evropě byl vyvinut kmen Micrococcus M 53. Tento kmen byl schopen rychle redukovat dusičnan, zlepšovat barvu, chuť a vůni hotového výrobku a potlačoval nežádoucí mikroorganismy. Nurmi v roce 1966 izoloval kmen druhu Lactobacillus plantarum, použil ho jako kombinovanou startovací kulturu spolu s kmenem Micrococcus vyizolovaným Pohjou v roce Tato kombinace přinesla vynikající výsledky, a to rychlé snížení ph hodnoty bez negativního ovlivnění barvy a ostatních senzorických vlastností a nalezla uplatnění v řadě vyspělých zemí Evropy. V roce 1972 zavedla spol. Merk a Co. multikulturu sestávající z druhů Pediococcus a Lactobacillus pod obchodním názvem Lactacel (TM) MC. Použití těchto startovacích kultur zkrátilo fermentační dobu ze 150 na 15 hod., což znamená 90 % redukci doby. Eilberg a Liepe v roce 1977 zlepšili aroma a barvu fermentovaných salámů kombinovanou kulturou stafylokoků, laktobacilů a Streptomyces griseus. V roce 1987 se Zlámalová zabývala výzkumem startovacích kultur. Výsledkem bylo zavedení přípravku LACTIL, který obsahuje kmen Lactobacillus sp. VÚMP 20. Na Slovensku a částečně i v ČR se v roce 1991, začal distribuovat přípravek Slac 1, obsahující kmen Lactobacillus plantarum CCM V současnosti je složité hledat výrobky, v jejichž receptuře startovací kultury chybí (Lovecký salám, Dunajská klobása, Čabajská klobása klasická). Výzkum umožnil nalézt během uplynulých desetiletí kmeny četných mikroorganismů, s jejichž pomocí lze vyrobit vysoce jakostní standardní produkty (Tab.5). Na světě existuje jen několik firem zabývající se výzkumem a výrobou startovacích kultur, jelikož výzkum je finančně náročný. Jednou z nich je firma QUEST Int., USA, která vyrábí kultury s komerčním názvem Saga. Sortiment zahrnuje široké spektrum startovacích kultur s nejrůznějšími vlastnostmi, jejichž účinek je buď čistě okyselující, nebo má kultura vliv pouze na organoleptické vlastnosti a nebo jsou k dispozici i kultury s kombinovanými účinky. V příloze jsou uvedeny startovací kultury již zmíněné firmy Quest Int, dále německé firmy Gewurzmüller a startovací kultury firmy Dera Food Technology.