Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Mikrobiologie sýrů Bakalářská práce Vedoucí práce: MVDr. Olga Cwiková Vypracovala: Věra Hortová Brno 2008
Zadání 2
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Mikrobiologie sýrů vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis... 3
PODĚKOVÁNÍ Chtěla bych poděkovat paní MVDr. Olze Cwikové za trpělivost, cenné rady a připomínky při zpracování bakalářské práce na téma Mikrobiologie sýrů. 4
ANOTACE Výroba sýrů je nejstarším odvětvím zpracování mléka. Patří mezi technologicky nejnáročnější. V podstatě se jedná o koncentraci mléčných bílkovin, které společně s tukem, laktózou a minerálními látkami jsou nejpodstatnějšími složkami sýrů. Celý technologický proces je provázen řadou změn prakticky všech složek sýrů. Tyto změny postihují chuť, aroma a konzistenci finálních výrobků. Podstatnou část sýrů tvoří mikroorganismy, které mohou sýry deklasovat (Listeria monocytogenes, Escherichia coli), nebo naopak zvýšit jejich kvalitu mezi tyto mikroorganismy řadíme čisté mlékařské kultury např. bakteriální, kvasinkové a jiné. Mikroorganismy hrají významnou roli od počátku výroby až po uskladnění sýrů. Klíčová slova: Sýry, mikroorganismy, čisté mlékařské kultury, výroba ANNOTATION Making of cheese is the oldest branch of milk processing. It belongs to the most technologically challenging. Actually it is a concentration of lac-proteins that among fat, lactose and minerals are the basic compounds of cheese. The whole process of cheese making is a result of many chemical changes of all compounds of the cheese. This change affects taste, aroma, and a final constitution of the cheese. Essential part of cheese are microorganisms that can decline the quality of cheese (Listeria monocytogenes, Escherichia coli) or as well some which improve its quality as microorganisms of rare lac culture: eg. bacterial, yeasts etc. Microorganisms are playing their essential part from the start of cheese production to the very end when the cheese is being storied. Keywords: Cheese, rare lac culture, production, microorganisms 5
OBSAH 1. ÚVOD... 8 2. CÍL PRÁCE... 9 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED...10 3.1 Základní pojmy...10 3.1.1 Rozdělení sýrů... 11 3.2 Mléko jako základní surovina k výrobě sýrů...12 3.2.1 Požadavky na mléko pro výrobu sýrů... 13 3.2.2 Úprava mikroflóry pasterizovaného mléka... 15 3.2.3 Čisté mlékařské kultury pro výrobu sýrů... 17 3.2.3.1 Bakteriální kultury... 18 3.2.3.2 Kvasinkové kultury... 19 3.2.3.3 Plísňové kultury... 20 3.2.4 Sýření mléka... 20 3.2.5 Zpracování sýřeniny... 21 3.2.6 Formování a lisování sýrů... 21 3.2.7 Solení sýrů... 22 3.2.8 Zrání sýrů... 22 3.3 Mikroorganismy účastnící se zrání sýrů...24 3.3.1 Úlohy zákysových bakterií při zrání sýrů... 24 3.3.2 Nezákysové bakterie mléčného kvašení... 25 3.3.2.1 Zdroje energie pro nezákysové bakterie... 25 3.3.2.2 Původ nezákysových bakterií v sýrech... 26 3.3.2.3 Propionové bakterie v sýrech s tvorbou ok... 26 3.3.3 Bakterie sýrového mazu... 27 3.3.4 Plísně způsobující zrání sýrů... 27 3.3.5 Úloha kvasinek u sýrů zrajících od povrchu dovnitř... 28 3.4 Vady sýrů způsobené mikroorganismy...29 3.4.1 Vady sýrů způsobené plísní... 30 3.4.2 Kvasinky jako možné příčiny mikrobiologických vad sýrů... 30 3.4.3 Nežádoucí tvorba plynů v sýrech... 31 6
3.5 Mikrobiologie typických zástupců jednotlivých skupin sýrů...32 3.5.1 Sýry s vysokodohřívanou sýřeninou... 32 3.5.2 Sýry s vysokodohřívanou sýřeninou typu parmezán... 32 3.5.3 Sýry s nízkodohřívanou sýřeninou... 33 3.5.4 Sýr s mletou sýřeninou, čedar (Cheddar)... 33 3.5.5 Sýry z pařeného těsta... 34 3.5.6 Sýry v solném nálevu... 35 3.5.7 Sýry zrající pod mazem... 35 3.5.8 Sýry zrající v chladu... 36 3.5.9 Sýry zrající působením plísní v těstě... 36 3.5.10 Sýry s plísní na povrchu, typ camembert... 37 3.5.11 Tvaroh průmyslový... 38 3.5.12 Olomoucké tvarůžky... 38 3.5.13 Mikrobiologie tavených sýrů... 39 4. ZÁVĚR...40 5. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...42 7
1. ÚVOD Sýr je nesmírně zajímavým produktem nejen proto, že existuje v mnoha rozmanitých druzích, ale také proto, že lze najít nespočet rozdílů v době, kdy se podává, a v příležitostech, při nichž se konzumuje. Rovněž charakter různých sýrů je velmi rozdílný. Sýr může mít smetanovou, máselnou, bohatou a plnou chuť, může být jemný, či naopak ostrý, suchý, slaný a drobivý. Vůně se může pohybovat od jemně plesnivé po pach potících se nohou a kůra od drsné a nepoživatelné po tenkou a jemnou. Sýr a jeho výroba jsou neoddělitelně spojeny s lidskými dějinami. Sýr se vyrábí z mléka, a to od okamžiku, kdy člověk před mnoha tisíci lety začal chovat první kozy, ovce, hovězí dobytek a koně. Tento produkt nás tedy spojuje s dobou dávno minulou, kdy člověk ještě vedl kočovný život. Sýr se vyrábí téměř na celém světě a v některých zemích je dokonce považován za nejdůležitější potravinu. V současné době už není výroba sýra tak romantická. Od drobných sýrařů převzaly tento úkol často velké podniky. Nutno přiznat, že existují také velmi dobré sýry vyrobené ve velkých podnicích průmyslovým způsobem. V řadě zemí najdeme nespočet druhů sýrů v mnoha místních variantách. I v rámci jedné vesničky mohou vznikat chuťové rozdíly v závislosti na kvalitě krmné potravy. Často se lze také setkat se značkovými produkty, které patří do samostatné kategorie a nelze je s ničím srovnávat. Sýrem, dle vyhlášky 77/2003 Sb., kterou se stanoví požadavky pro mléko a mléčné výrobky, mražené krémy a jedlé tuky a oleje, ve znění pozdějších změn a doplnění, se rozumí mléčný výrobek vyrobený vysrážením mléčné bílkoviny z mléka působením syřidla nebo jiných vhodných koagulačních činidel, prokysáním a oddělením podílu syrovátky. Mikrobiologickou jakost sýrů ovlivňuje především mléko jako surovina, vnější faktory zajišťující ochranu před růstem mikroorganismů a faktory ovlivňující růst a přežívání mikroorganismů během výroby sýrů. 8
2. CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce na téma Mikrobiologie sýrů je: Prostudovat dostupnou odbornou literaturu o mikrobiologii sýrů a mikroorganismech, které mohou kvalitu sýrů negativně nebo pozitivně ovlivnit. 9
3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Základní pojmy Podle vyhlášky Ministerstva Zemědělství č. 77/2003 Sb. ve znění pozdějších předpisů se rozumí: Mlékem - mléko podle předpisu Evropských společenství 1a) splňující požadavky zvláštních právních předpisů 2), 3) a ošetřené podle zvláštních právních předpisů, 2), 3) Sýrem mléčný výrobek vyrobený vysrážením mléčné bílkoviny z mléka působením syřidla nebo jiných vhodných koagulačních činidel, prokysáním a oddělením podílu syrovátky. Čerstvým sýrem nezrající sýr tepelně neošetřený po prokysání. Zrajícím sýrem sýr, u kterého po prokysání došlo k dalším biochemickým a fyzikálním procesům. Taveným sýrem sýr, který byl tepelně upraven za přídavku tavících solí. Podle mezinárodní organizace CODEX ALIMENTARIUS je sýr definován jako zrající nebo nezrající měkký, polotvrdý, tvrdý nebo extra tvrdý produkt, který může být v obalu, a ve kterém poměr syrovátkových bílkovin a kaseinu nepřesahuje stejný poměr v mléce, ze kterého je vyroben, je to produkt získaný: (a) srážením výhradně nebo částečně bílkovin mléka, odstředěného mléka, polotučného mléka, smetany, syrovátky, podmáslí nebo jakoukoliv kombinací těchto surovin pomocí syřidla nebo jiného vhodného srážecího činidla a částečným odváděním syrovátky vzešlé z tohoto srážení, a nebo (b) výrobní technologií zahrnující srážení proteinů mléka a nebo produktů získaných z mléka, jejíž výsledkem je konečný produkt se stejnými fyzikálními, chemickými a organoleptickými vlastnostmi jako produkt popsaný v bodu (a). (Codex Alimentarius, 1999). 10
3.1.1 Rozdělení sýrů Výroba sýrů je nejstarším odvětvím zpracování mléka. Patří také mezi technologicky nejnáročnější. V podstatě se jedná o koncentraci mléčných bílkovin, které společně s tukem, laktózou a minerálními látkami jsou nejpodstatnějšími složkami sýrů. Celý technologický proces je provázen řadou změn prakticky všech složek sýrů. Tyto změny postihují chuť, aroma a konzistenci finálních výrobků (Simeonovová, 2003). Sýry je možné rozdělit podle řady hledisek: Dle legislativy a použité suroviny na přírodní sýry, tj. klasické sýry, vyráběné přímo z mléka a historicky mnohem mladší tavené sýry, které jsou vyráběny dalším zpracováním přírodních sýrů. Podle druhu použitého mléka - kravské, ovčí, kozí apod. Podle obsahu sušiny: tvrdé (obsah vody nejvýše 45 %) měkké (obsah vody nad 45 %) Podle procentického obsahu tuku v sušině: vysokotučné (nad 60 % tuku včetně v tukuprosté hmotě sýra) plnotučné (45 60 % tuku včetně v tukuprosté hmotě sýra) polotučné (25 45 % tuku včetně v tukuprosté hmotě sýra) nízkotučné (10 25 % tuku včetně v tukuprosté hmotě sýra) odtučněné (méně než 10 % tuku včetně v tukuprosté hmotě sýra) Podle konzistence: měkké (více než 68 % vody v tukuprosté hmotě sýra) poloměkké (62-68 % vody v tukuprosté hmotě sýra) polotvrdé (55-61,9 % vody v tukuprosté hmotě sýra) tvrdé (47-54,9 % vody v tukuprosté hmotě sýra) extra tvrdé (méně než 47 % včetně ) 11
Podle způsobu srážení: kyselé srážení sladké srážení Podle základních technologických principů: měkké sýry nezrající (Čerstvý sýr) zrající (Dezertní, Romadúr) zrající v chladu (Blaťacké zlato, Pivní sýr) zrající v solném nálevu (Balkánský sýr, Akawi) plísňové na povrchu (Hermelín, Camembert) plísňové v těstě (Niva, Gorgonzola) tvrdé sýry sýry s nízko dohřívanou sýřeninou (Eidam, Gouda) sýry s mletou sýřeninou (Čedar) sýry s hnětenou sýřeninou sýry s vysoko dohřívanou sýřeninou (Ementál, Primátor, Parmazán) (Gajdůšek, 2000) 3.2 Mléko jako základní surovina k výrobě sýrů Mléko má mít zásadně příznivé fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti a mimo to musí mít určité specifické vlastnosti. Mléko na výrobu sýrů má mít příznivý poměr obsahu bílkovin, jmenovitě kaseinu k obsahu tuku. Tato vlastnost má vliv na výtěžnost sýrů. Čím je obsah bílkovin v mléce vyšší, tím je spotřeba mléka na výrobu 1 kg sýra menší, a tím vyšší musí být obsah tuku v mléce, aby se v sýru dosáhlo předepsaného obsahu tuku v sušině (Görner, Valík, 2004). Na mléko určené pro výrobu sýrů se kladou vysoké jakostní požadavky. Mléko musí mít dobré srážecí a prokysávací schopnosti a musí pocházet od zdravých, dobře živených dojnic. Významnou roli při výběru mléka hraje také ph mléka, zastoupení minerálních látek a vitaminů. Mléko s nevhodným složením, které je často zapříčiněno vyskytujícími se záněty 12
vemene dojnic, má snížený obsah kaseinu, kyseliny fosforečné a vápníku, v důsledku čehož je sýření stížené a sýřenina velmi měkká (Drdák a kol., 1996). Mikrobiální čistota mléka pro výrobu sýrů by měla být také co nejlepší. Rozhodující není jen nízký počet zárodků, resp. psychrotrofních mikroorganismů, ale zejména nepřítomnost bakterií máselného kvašení, hnilobných a plynotvorných bakterií. Významnou roli v tomto případě hraje především jakost krmiva. Zejména nekvalitní siláže obsahující velké množství bakterií máselného kvašení. Na mikrobiologické čistotě mléka se významně podílí hygiena získávání a ošetřování mléka (Gajdůšek, 2000). 3.2.1 Požadavky na mléko pro výrobu sýrů Požadavky na jakost mléka vhodného pro výrobu sýrů jsou v různých zemích různé a specifické podle druhu vyráběného sýra, všeobecně je však mléko hodnoceno na mikrobiální čistotu. Provádí se zkouška kvasnosti a sýřitelnosti, zjišťování inhibičních látek, podle počtu buněčných elementů a obsahu bílkovin (Gajdůšek, Klíčník, 1993). Není-li stanoveno jinak, lze uvádět do oběhu pouze mléko, které bylo získáno od zvířat, jejichž zdravotní stav, způsob chovu a výživy neovlivňují nepříznivě jeho zdravotní nezávadnost, a které bylo mlékárensky ošetřeno, jakož i výrobky z tohoto mléka. Požadavek výroby mléčných výrobků z mlékárensky ošetřeného mléka však neplatí, pokud schválený technologický postup vyžaduje se zřetelem na vlastnosti výrobku, aby bylo při jeho výrobě použito mlékárensky neošetřené mléko (Vyhláška č. 166/1999 Sb.). Pro výrobu sýrů je zvláště důležité, aby syrové mléko a mléko k výrobě sýrů obsahovalo co nejmenší celkový počet mikroorganismů, koliformních, termorezistentních, proteolytických a lipolytických bakterií náležejících převážně do skupiny psychrotrofních mikroorganismů. Dále musí obsahovat co nejnižší počet sporolujících mikroorganismů, z nichž nejnebezpečnější pro sýry s dobou zrání nad jeden měsíc a při teplotách 18 až 24 C jsou spory Clostridium tyrobutiricum původci pozdního duření sýrů. Clostridium tyrobutiricum využívá laktózy v sýrech za tvorby CO 2 a H 2. Původcem této kontaminace jsou nekvalitní siláže a příměs zeminy v krmení (Forman, 1996; ČSN 57 0529, 1998). Kromě všeobecných požadavků, obecně platných pro kvalitní mléko, musí mléko odpovídat řadě speciálních požadavků s ohledem na druh vyráběného sýru. Všeobecně se jedná především o syřitelnost mléka, jeho prokysávací schopnost, 13
mikrobiologickou čistotu a dále obsah bílkovin, tuku a minerálních látek. Všechny tyto znaky jsou ovlivňovány ekologickými podmínkami a celou řadou intravitálních vlivů (krmení, výživa, zdravotní stav, plemeno, stadium laktace apod.) (Gajdůšek, Klíčník, 1985). Syřitelnost mléka je schopnost srážet se syřidlem a tvořit sýřeninu požadovaných vlastností (Simeonovová, 2003). Syřitelnost mléka závisí na jeho neporušeném složení, na obsahu kaseinových bílkovin, jejich složení a genetickém typu, na obsahu minerálních látek a jejich rovnováze s bílkovinami a na přirozeném ph mléka. Souhrn těchto vlastností je ovlivněn především původem tj. genetickým typem dojnic, jejich zdravotním stavem a krmným režimem, stavem laktace, ochlazením a ohřevem mléka. Mléka s dobrou syřitelností obsahují převážně genetické varianty typu B-β-kaseinu, B-χ-kaseinu a B-βlaktoglobulinu, zatímco mléko s horší syřitelností a větší termostabilitou obsahují bílkovinné varianty A. Obvyklý obsah kaseinu je 2,6%. Je dobrým předpokladem dobré syřitelnosti mléka, zvýšený obsah imunoglobulinů má negativní vliv na syřitelnost (Zadražil, 2002). Syřitelnost mléka je také značně ovlivněna teplotou skladování mléka po nadojení. Jestliže je mléko skladováno při teplotě 4 C nebo dojde dokonce k jeho zmrznutí, změní se zastoupení jednotlivých forem vápníku a fosforu v mléce, dojde ke změnám ve struktuře kaseinových micel, ke značnému prodloužení doby srážení mléka syřidlem a tvorbě velmi křehké sýřeniny, která špatně odděluje syrovátku (Gajdůšek, Klíčník, 1985). Prokysávací schopnost, kvasnost mléka je rozhodujícím kritériem, zda v mléce bude zajištěn dobrý růst přidaných čistých mlékařských kultur, potřebných pro zdárný průběh všech mikrobiologických procesů. Mléko musí obsahovat všechny potřebné složky pro rozvoj těchto kultur a nesmí obsahovat žádné látky, které tento rozvoj potlačují (inhibiční látky) (Simeonovová; 2003). Produkty lipolýzy mléčného tuku přímo omezují růstovou aktivitu čistých mlékařských kultur. Lipázy v mléce jsou buď nativní nebo se jedná o lipázy mikrobiálního původu. Oba tyto typy lipáz produkují z triacylglycerolů volné mastné kyseliny, přičemž jak nižší, tak vyšší mastné kyseliny zpomalují nebo úplně zastavují prokysávání mléka podle rozsahu lipolytických změn (Zadražil, 2002). Významnou roli hraje také ph mléka, zastoupení minerálních látek a vitamínů (Gajdůšek, 2000). 14
Kysací schopnost mléka se posuzuje podle toho, jak rychle se v mléce rozvíjí sýrařská mikroflóra. (Zimák, 1996). Mikrobiologická čistota mléka pro výrobu sýrů by měla být co nejlepší. Rozhodující není jen nízký celkový počet zárodků, resp. psychrotrofních organismů, ale zejména nepřítomnost bakterií máselného kvašení, hnilobných a plynotvorných bakterií. Je důležité, aby mléko obsahovalo co nejmenší celkový počet mikroorganismů, koliformních, termorezistentních a psychrotrofních mikroorganismů, které způsobují senzorické vady. Nejzávažnější je přítomnost sporotvorných mikroorganismů Clostridium tyrobutyricum, které způsobují duření u déle zrajících sýrů (Samková, 2004). Významnou roli v mikrobiologické kvalitě mléka hraje především jakost krmiva. Zejména nekvalitní siláže obsahující velké množství bakterií mléčného kvašení (Gajdůšek, Klíčník, 2000). Na mikrobiologické čistotě mléka se významně podílí i hygiena získávání a ošetřování mléka (Simeonovová, 2003). Faktory ovlivňující mikrobiologickou jakost sýrů: Mléko jako surovina Tepelné ošetření mléka Faktory ovlivňující růst a přežívání mikroorganismů během výroby a zrání sýrů Vnější faktory zajišťující ochranu před růstem nežádoucích mikroorganismů (Plocková, 1997) 3.2.2 Úprava mikroflóry pasterizovaného mléka Základním požadavkem při výrobě sýrů všech druhů je tvorba kyseliny mléčné. Kvašení v mléku, v sýřenině a v mladém sýru musí probíhat přiměřeným tempem a za vhodný čas se musí dosáhnout přiměřeného stupně kyselosti prostředí. Tomuto požadavku se vyhovuje vhodným výběrem mezofilních zákysových kultur, které při zachování ostatních faktorů zabezpečí optimální tempo a stupeň kyselosti v jednotlivých fázích výroby sýrů. Optimální tempo a stupeň kyselosti dosažený za požadovaný čas jsou při výrobě sýrů významné z následujících důvodů: 1. Vhodná hodnota ph mléka má přímý vliv na čas srážení kaseinu syřidlovými enzymy a na konzistenci sraženiny. Kdyby se zpracovalo mléko hned po nadojení v úplně sladkém stavu, vznikly by špatné sýry jako při zpracování 15
mléka starého a překysávaného. Kyselost mléka vyjádřená jeho hodnotou ph nemá být nižší jak ph 6,2, což odpovídá asi 8,0 až 8,6 SH. Například, optimální kyselost mléka pro výrobu polotvrdých sýrů je mezi 7,5 až 8,0 SH. Méně kyselé mléko není vhodné, ale kyselejší je pro jakost sýrů přímo nevhodné. 2. Stahování sraženiny vytvořené působením syřidla a vytlačení syrovátky z ní se podporuje snižováním hodnoty ph; hodnota ph mléka a sýřeniny má proto významný vliv na vlastnosti vyrobených sýrů. 3. Většina syřidla (syřidlových enzymů) přidaného do mléka na výrobu sýrů přechází do syrovátky, část chymozinu, nikoli však pepsinu a enzymových mikrobiálních syřidel, zůstává v sýřenině. Reziduální množství chymozinu v sýřenině závisí na míře či stupni kvašení syrovátky. Větší množství reziduálního chymozimu v sýřenině zintenzivňuje proteolýzu při zrání a má proto vliv na texturu a chuť sýrů. Prasečí pepsin, často používaný jako náhrada anebo doplněk telecího chymozinu, je velmi citlivý vůči hodnotě ph mléka a sýřeniny. Při příliš vysokých hodnotách ph může dojít k jeho kompletní denaturaci, a tím k nedostatečné proteolýze a příliš tuhé textuře sýrů. 4. Asi 65 % vápníku a 55 % fosforu je v mléku v nerozpustné formě a jsou vázány v kaseinových micelách jako koloidní fosforečnan vápenatý. Jeho rozpustnost roste s klesající hodnotou ph, při ph 4,9 je úplně rozpustný. Při kvašení mléka a sýřeniny se koloidní fosforečnan rozpouští a přechází do syrovátky. Hodnota ph má vliv na poměr koncentrace vápníku ve sraženině a v syrovátce. Se stoupající kyselostí klesá koncentrace vápníku v sýřenině a přechází do syrovátky, což opět má vliv na texturu sýra. Rychlé kvašení znamená nízkou hodnotu ph, nízkou koncentraci vápníku v sýřenině a drobivou texturu sýřeniny. Naopak, pomalé kvašení znamená vyšší hodnoty ph, vyšší koncentraci vápníku v sýřenině a elastičnou, pružnou sýřeninu. 5. Při požadovaném kvašení sýřeniny jsou částečně inhibovány nežádoucí bakterie v mléku a sýřenině. Jejich inhibici způsobuje snížená hodnota ph a současně nedisociovaná kyselina mléčná. Některé zákysy produkují antibiotické látky jako nizin a bakteriociny, které můžou za vhodných okolností taktéž potlačit nežádoucí mikroflóru (Görner, Valík, 2004). 16
Úprava kyselosti mléka před přídavkem syřidla se může uskutečnit: přidáním přiměřeného množství vhodného mezofilního zákysu do mléka ještě před jeho pasterizací, což má výhodu, že po pasterizaci se kyselost mléka nemění, po pasterizaci přídavkem přiměřeného množství mezofilního zákysu s dalším zpracováním mléka, přidáním menšího množství zákysu s následným kvašením (zráním do vhodné kyselosti) Poslední způsob se využívá při zpracování syrového mléka s vlastní mikroflórou. Současně s úpravou kyselosti mléka přidáním zákysu po pasterizaci se uskutečňuje i úprava ostatní bakteriální flóry mléka, která je potřebná na jeho kvašení, kvašení sýřeniny po dobu zpracování a zrání sýrů. Vhodný základní mezofilní zákys a ostatní specifické kultury se přidávají k pasterizovanému mléku v různých dávkách podle: druhu vyráběného sýra ročního období času, kdy se kultury vzhledem na přidané syřidlo přidávají (Görner, Valík, 2004). 3.2.3 Čisté mlékařské kultury pro výrobu sýrů Čisté mlékařské kultury se dnes uplatňují ve většině výrobních úseků mlékařského průmyslu. Čisté mlékařské kultury (ČMK), nebo také označované jako starterové jsou popisovány jako specifické bakterie mléčného kysání (BMK), které jsou používány k inokulaci mléka a jejichž metabolismus vede k charakteristickým mléčným produktům (Gajdůšek, 2002). ČMK zaujímají v mlékařství vynikající úlohu. Jsou dnes již nepostradatelné při výrobě zakysaných a zkvašených mléčných výrobků, při výrobě másla a zakysané smetany, nebo při výrobě různých sýrů. Můžeme dnes říci, že bychom se již bez čistých kultur těžko mohli obejít (Doležálek, 1958). ČMK jsou v podstatě izolované kultury užitečných mikroorganismů a neoznačují tedy pouze jejich absolutní druhovou čistotu. Zahrnují jednak klasické přírodní kultury (Natural Starter Culture) obsahují komplex nedostatečně definované 17
směsi mikroorganismů a jednak definované (Defined Strain Culture) nebo selektované kultury, obsahující jeden nebo více identifikovaných a definovaných rodů, druhů, příp. kmenů mikroorganismů se specificky známými vlastnostmi (Gajdůšek, 2002). Jde o kultury bakteriální, kvasinkové i plísňové, jejich použití se řídí druhem sýra a jsou podle toho i označovány. 3.2.3.1 Bakteriální kultury Smetanový zákys (sýry měkké, polotvrdé, plísňové, plísňové a sýry tvrdé s nízko dohřívanou nebo nedohřívanou sýřeninou). U všech druhů sýrů se uplatňuje při zrání mléka (Prokš, 1965). Základ smetanových kultur tvoří Lactococcus lactis, vyznačující se dobrou virulencí a odolností vůči reakci prostředí. Lactococcus cremoris, pokládaný za původce jemné chuti smetanové kultury, je podstatně citlivější a často můžeme pozorovat, že ze smetanové kultury, pěstované na nevhodném mléce, ustupuje rozvoji L. lactis a L. cremoris, které jsou nepostradatelné ve smetanových kulturách pro dosažení čistého mléčného kysání. Vytvořená mléčná kyselina dává vhodné podmínky pro tvorbu acetoinu a diacetylu, které jsou ve smetanové kultuře tvořeny mikroby L. citrovorus, L. dextranicum, L. diacetilactis a některými kmeny L. lactis a L. cremoris (Doležálek, 1958). Jogurtová kultura, používaná pro tzv. jogurtové sýry (Prokš, 1965). Hlavní složkou mikroflóry tvoří Lactococcus thermophilus a Lactobacillus delbruckii ssp. bulgaricus. Jogurtová kultura přeměňuje laktózu na kyselinu mléčnou a stopy kyseliny mravenčí, octové a jantarové. Peptonizační činnost je nepatrná a připadá hlavně na L. thermophilus, který uvolněním některých volných aminokyselin z kaseinu podporuje růst L. bulgaricus. Bylo dokázáno, že mikroflóra jogurtu tvoří účinnou antibiotickou látku, která je poměrně dosti odolná vůči záhřevu (Doležálek, 1958). Acidofilní kultura, někdy používaná u sýrů holandského typu (eidam) (Prokš, 1965). Podstatu acidofilní kultury tvoří Lactobacillus acidophilus, který lze získat z výkalů mláďat, sající mléko. Též u dospělých lidí a zvířat je přítomen v zažívacím traktu. L. acidophilus tvoří v mléce z laktózy 1,6 2 % kyseliny mléčné a nepatrné množství těkavých kyselin. Léčivý účinek L. acidophilus lze spatřovat v možnosti implantace ve střevním traktu savců, velké tvorbě kyseliny mléčné, znemožňující rozvoj 18
hnilobné mikroflóry, tvorbě esenciálních termorezistentních antibiotik, vitaminu B 12 a podle některých autorů ve tvorbě vitaminu K ve střevním traktu. Bylo zjištěno, že používáním velkých dávek je ovlivněna bilance vápníku a vyvolává nebezpečí acidosy (Doležálek, 1958). Ementálská kultura, nutná pro zrání tvrdých sýrů s vysoko dohřívanou sýřeninou a s tvorbou ok. Složení: Lactobacillus thermophilus, Lactobacillus helveticus, L. casei, L. lactis, v některých případech L. bulgaricus. Kultura pro sýry holandského typu, čili eidamská kultura, jejíž složení se podobá jogurtové mikroflóře. Jinak se u nás používá i dvou kultur souběžně, z nichž prvá obsahuje Streptococcus holandicus a druhá Lactobacillus casei a Lactobacillus plantarum (Prokš, 1965). Propionová kultura při výrobě tvrdých sýrů, kde vytváří pravidelná, lesklá oka a příznivě ovlivňuje chuť sýrů typu ementálu. Při výrobě tvrdých sýrů přidává se ve velmi malých dávkách do mléka a zajišťuje správné otevírání sýrů. Nadměrné dávky způsobují nežádoucí velké dírkování sýrů. Hlavní složkou mikroflóry propionové kultury mohou tvořit různé druhy bakterií rodu Propionibacterium. Jmenovitě jde o Propionibacterium freudenreichi a shermanii, P. peterssonii, P. technicum, P. pentosaceum případně i jiné druhy (Doležálek, 1958). Mazová kultura pro měkké sýry zrající pod mazem. Její hlavní složkou je bacterium Brevibacterium linens, které se uplatňuje i u sýrů zrajících pod bílou plísní. Pro kyselé sýry je kultura doplněna asporogenními kvasinkami. Čedarová kultura, jejíž hlavní složkou je Lactobacillus casei, doplněná Streptococcus faecalis, Streptococcus liquefaciens. Nisinová kultura se schopností tvořit antibiotickou látku nisin, jež působí inhibičně proti schopnosti tvorby plynů u klostridií. Nisin tvoří některé kmeny Str. lactis ze skupiny N. Působení nisinu se vztahuje hlavně na Cl. butyricum a Cl. tyrobutyricum, nepůsobí však proti E. coli. 3.2.3.2 Kvasinkové kultury Kultura pro sýry s plísní v těstě, používaná jako doplněk plísňové kultury. Skládá se z některých kmenů Torulopsis sphaerica. Kultura křísovitých kvasinek pro olomoucké tvarůžky, jejíž hlavními složkami jsou Torulopsis candida, Candida mycoderma a Candida krusei. 19
3.2.3.3 Plísňové kultury Penicillium roqueforti, je v kultuře zastoupen přímo několika kmeny, jež se svými vlastnostmi vzájemně doplňují (Prokš, 1965). Je to kulturní plíseň, nezbytná pro zrání sýrů a plísní v těstě typu roquefortu a pro vznik charakteristické chuti těchto sýrů. Mikroflóru kultury má tvořit směs několika vhodně volených kmenů plísně Penicillium roqueforti, navzájem se doplňující ve svých enzymatických vlastnostech, potřebných pro zrání sýrů tohoto typu. Jmenovitě jde o tvorbu lipolytických a proteolytických enzymů a schopnost tvorby methylketonů, uplatňující se na vzniku roquefortové pikantní chuti. Camembertová kultura pro sýry zrající pod bílou plísní. Plísňové kultury camembertské se používají při výrobě camembertu, de Brie, kde tvoří na povrchu sýrů bělavý plísňový porost a enzymatickou činností účinně působí při zrání sýrů, přičemž tvoří specifickou žampiónovou chuť a vůni. Mikroflóru této plísňové kultury tvoří Penicillium camemberti a P. caseisolum (Doležálek, 1958). Kultura Penicillium nalgiovensis pro zrání nalžovského sýra ( Prokš, 1965). 3.2.4 Sýření mléka Sýření je v podstatě přídavek vypočteného množství syřidla k upravenému mléku, promíchání a ponechání v klidu až do srážení (Šroubková, 1996). Podle současných poznatků probíhá sýření ve třech fázích: Primární = enzymová fáze nejdůležitější složkou kaseinového komplexu pro srážení mléka je χ-kasein. Tato složka kaseinu má v mléce funkci ochranného koloidu, který chrání ostatní složky kaseinu před srážením. Sekundární = koagulační fáze hydrofilní glykomakropeptidy jsou na jedné straně spojeny chemickou vazbou s pevnou fází micelou kaseinu, na druhé straně jsou ponořeny do vodní fáze mléka. Terciární fáze v terciární fázi dochází k pomalé hydrolýze všech frakcí parakaseinu proteolytickým účinkem syřidla, která pokračuje během zrání Syřidla jsou nezbytnou pomocnou látkou při výrobě sladkých přírodních sýrů (Teplý, 1985). Syřidla mikrobiálního původu jsou kyselé proteázy Mucor pusillus, Mucor miehei, Endotia parasitica a jiné. Syřidla živočišného původu jsou přírodní anebo průmyslová (Görner, Valík, 2004). Přírodní syřidlo je extrakt ze slezů sajících telat, jehož účinnou složkou je enzym chymosin. Syřidel ze slezů mladých telat je nedostatek. Proto se k výrobě sýrů 20
používá řady dalších proteáz, a to jednak vepřového, hovězího, příp. kuřecího pepsinu, směsí pepsinu s klasickými syřidly, případně i mikrobiálních, plísňových nebo rostlinných proteáz (Ingr, 1997). Vedle užitečné bakteriální flóry může takto získané syřidlo obsahovat i nežádoucí mikroorganismy. Průmyslová syřidla mají konstantní sílu syřidla, nepožaduje se od nich přítomnost užitečných bakterií, proto jsou konzervovány mírně působící konzervační látkou, obyčejně 2,5 až 3,0 % kyseliny borité, spolu s 18 20 % NaCl působí na jeho trvanlivost. Z mikrobiologického hlediska je při výrobě průmyslového syřidla důležité, aby se zachovala podmínka tzv. stabilizace syřidla, tj. 14-ti denní uložení při teplotě místnosti po jeho výrobě. Mírné působení konzervační látky a koncentrace NaCl devitalizují nežádoucí bakterie. Ze žaludků se do syřidla mohou dostat i choroboplodné bakterie, například, neinvazivní salmonely (Görner, Valík, 2004). Významnou roli na době srážení mléka syřidlem hraje kyselost mléka. Se zvýšením kyselosti mléka se výrazně zkracuje doba srážení mléka syřidlem a naopak (Šroubková, 1996). 3.2.5 Zpracování sýřeniny Účelem zpracování sýřeniny je připravit sýřeninu o požadované velikosti částic, vlastnostech a obsahu vody, resp. syrovátky. Ve vytvořeném bílkovinném gelu - sýřenině je vázáno značné množství vody, kterou je nutno odstranit. Podle požadavků na množství vody jsou proto prováděny u jednotlivých výrob sýrů následující operace (Simeonovová, 2003) obracení povrchu sýřeniny krájení sýřeniny drobení sýřeniny na velikost zrna (vlašský ořech,lískový ořech, hrách, obilka apod.) přetahování sýřeniny a míchání sýřeninového zrna dohřívání a dosušení sýřeninového zrna (Görner, Valík, 2004). 3.2.6 Formování a lisování sýrů Dává sýru potřebný tvar a velikost. Formování se provádí ve speciálních tvořítkách. Tvořítka jsou nejčastěji kovová nebo plastová, případně s kovovou výztuží, 21
různého tvaru a velikosti. Jejich plášť je perforovaný k usnadnění odtoku syrovátky (Gajdůšek, 2000). Na odkapávání syrovátky ze zformovaných sýrů má bezprostřední vliv správný průběh kvašení, fermentace zbytkové laktózy na kyselinu mléčnou bakteriemi mléčného kvašení. Aby se proces, který byl započatý už při kvašení mléka a pokračuje přes kvašení sýřeniny ve vanách při odkapávání nezastavil, nesmí teplota zformované sýřeniny klesnout na teplotu, při které se růst a fermentační činnost bakterií mléčného kvašení zastaví. U tvrdých sýrů nesmí klesnout teplota pod 45 C a u ostatních pod 20 až 18 C. Není vhodné ani odkapávání při příliš vysokých teplotách, aby nedošlo k rozvoji plynotvorných enterobakterií (Escherichia spp., Enterobacter spp.) přítomných v sýrech jako následek rekontaminace mléka po pasterizaci a rekontaminaci sýřeniny z nářadí a zařízení používaného při výrobě. Sýry odkapávají obyčejně do dalšího dne. Mezitím se obracejí, aby byl odtok syrovátky rovnoměrný. U některých druhů sýrů se odkapávání urychluje zvýšením teploty až na 36 40 C, ale trvá jen 3 4 hodiny (Görner, Valík, 2004). 3.2.7 Solení sýrů Solení má dodat sýrům slanou chuť, zlepšit konzistenci, umožnit další odtok syrovátky, zpevnit povrch sýra, zastavit nebo zbrzdit mléčné kvašení a příznivě ovlivnit další průběh zrání (Gajdůšek, Klíčník, 1985). Sůl v sýrech brání růstu patogenů (Guinee, 2006). Solení sýrů roztíráním suché soli na povrchu (solení na sucho) se používá jen u některých druhů sýrů (Niva), stejně tak jako solení rovnou do sýřeniny (solení v těstě) např. sýra Čedar (Mareček a kol., 1996). 3.2.8 Zrání sýrů Zrání je velmi složitý proces, během něhož mikroorganismy a enzymy přeměňují chemické složení sýra ze složitých organických molekul na jednodušší. Sýr získává svou typickou konzistenci a vůni (Ridgwayová, 2004). Veškeré biochemické procesy probíhající v sýrech možno zhruba rozdělit do tří základních, vzájemně na sebe navazujících fází. První fází je rozklad laktózy bakteriemi mléčného kysání a vznik kyseliny mléčné. Hlavní rozklad laktózy nastává již při formování sýrů, během odkapávání a lisování sýrů je nejintenzivnější (Gajdůšek, 2000). 22
Snížení kyselosti sýrů jednak vazbou kyseliny mléčné a jednak jejím mikrobiologickým rozkladem na kyselinu propionovou, máselnou, octovou, CO 2 a vodu, případně i další sloučeniny nebo její vazbou na rozkladné produkty bílkovin označujeme jako sekundární fázi (Gajdůšek, Klíčník, 1985). Po snížení kyselosti sýrů nastupuje terciární fáze proteolýza bílkovin, a to opět buď anaerobní v celé hmotě (označováno také jako primární zrání) nebo aerobně od povrchu dovnitř (označováno také jako sekundární zrání). V průběhu zrání sýrů dochází především k rozkladu mléčných bílkovin. V zjednodušeném přehledu si můžeme rozklad kaseinu při zrání sýru znázornit následovně (Görner, Valík, 2004): Zúčastněné enzymy Bílkoviny a jejich štěpení Proteinázy štěpení kasein Aminopolypeptidázy albumony peptony Polypeptidázy polypeptidy Dipeptidázy dipeptidy Amidázy, dezaminázy aminokyseliny amoniak, těkavé kyseliny, sirovodík Zrání ovlivňují tito činitelé: bakterie a enzymy v mléce, mléčná kultura, lipázy, zanesené plísně a kvasinky, kontaminanty životního prostředí, teplota a vlhkost (Anonym, 2005). Zrání sýrů probíhá ve zracích sklepích s danou relativní vlhkostí a teplotou (Havlíček, 1975). Doba zrání sýrů se pohybuje od 24 hodin (čerstvé solené sýry), po dobu několika dnů (Romadúr, Hermelín, oštěpek), týdnů (Zlato, Niva) až měsíců (Pivní sýr, Moravský bochník, Ementál, Čedar aj.) (Simeonovová, 2003). G. candidum hraje důležitou roli ve zrání mnoha měkkých a polotvrdých sýrů, také pozitivně přispívá k vývoji chuti a aroma (Boutrou et al, 2005). 23
3.3 Mikroorganismy účastnící se zrání sýrů Na zrání sýrů se účastní: zákysové bakterie mléčného kvašení nezákysové bakterie mléčného kvašení propionové bakterie bakterie sýrového mazu ušlechtilé plísně kvasinky 3.3.1 Úlohy zákysových bakterií při zrání sýrů Základní úlohou zákysových bakterií při zrání sýrů je produkce kyselin, kyseliny mléčné z disacharidu mléka, laktózy a jejich složek, glukózy a galaktózy, případně z kyseliny citrónové, nativně přítomné v mléku. Zákysové bakterie se zúčastňují i vlastního zrání sýrů pomocí jejich proteolytických enzymů při štěpení bílkovin a konverzí vzniklých aminokyselin na aromatické a chuťové látky sýra. Za zákysové se považují bakterie mléčného kvašení, které mají schopnost produkovat v mléku při 30 37 C za 6 hodin tolik kyseliny mléčné, která sníží kyselost mléka z původního ph asi 6,8 na hodnotu ph < 5,3. Zákysové bakterie se přidávají do mléka ve formě samostatných nebo směsných čistých definovaných bakterií mléčného kvašení anebo ve formě kultur bakterií mléčného kvašení získaných ze syrovátky z předcházející výroby dobrých sýrů. Podle druhu vyráběných sýrů se používají mezofilní nebo termofilní zákysové kultury nebo oba dva druhy. Mezofilní kultury bakterií mléčného kvašení se používají při výrobě sýrů s nízko dohřívanou sýřeninou nebo sýřeninou nedohřívanou: holandské sýry (gouda,eidam anebo jejich modifikace), čedar, plísňové sýry (typ roquefort a camembert), při výrobě čerstvých sýrů a tvarohu. Termofilní zákysové kultury bakterií mléčného kvašení se používají při výrobě sýrů s vysoko dohřívanou sýřeninou typu: ementálský, parmezán a jejich modifikace. Složkami samostatných nebo směsných mezofilních kultur bakterie mléčného kvašení bývají nejčastěji druhy rodu Lactococcus, Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc a Enterococcus. Zákysové kultury mohou obsahovat definované bakteriální druhy a kmeny nebo podle praktických zkušeností pěstované druhy bakterií mléčného kvašení. Tyto nedefinované smíšené mezofilní kultury bakterií mléčného 24
kvašení obyčejně obsahují Lactococcus lactis ssp. lactis, L. lactis ssp. cremoris, které mají schopnost produkovat kyselinu mléčnou a fermentací kyseliny citrónové i aromatické látky. Jednotlivé kmeny těchto druhů mají různou schopnost produkce kyselin a různou odolnost vůči bakteriofágům (Görner, Valík, 2004). Termofilní zákysové kultury bývají vícedruhové neboli směsné a jednodruhové. Jsou to obyčejně jednokmenné nebo vícekmenné druhy S. thermophilus a termofilní laktobacily L. delbrueckii ssp. delbrueckii, L. delbrueckii ssp. bulgaricus, L. delbrueckii ssp. lactis nebo L. helveticus. Tyto termofilní zákysové kultury se připravují inkubací syrovátky z předešlé výroby sýrů. Syrovátka inkubuje přes noc do druhého dne při teplotě 40 až 45 C. Jejich mikroflóra pochází z druhů S. thermophilus a neidentifikovaných enterokoků, laktokoků a leukonostoků. K nim se přidružují různé druhy laktobacilů jako L. helveticus, L. delbrueckii ssp. delbrueckii, L. acidophilus a L. fermentum. Podobná přírodní směsná syrovátková kultura termofilních bakterií mléčného kvašení se používá při výrobě sýra parmezán. Takový zákys obsahuje obyčejně nedefinované kmeny druhů L. helveticus (75 %) a L. delbrueckii ssp. bulgaricus (25 %). Jejich podíl není konstantní a podléhá značné variabilitě (Beresford a kol., 2001). 3.3.2 Nezákysové bakterie mléčného kvašení Nezákysové bakterie mléčného kvašení jsou mezofilní laktobacily a pediokoky. Tvoří značné množství mikrobiální flóry mnohých variant sýrů po dobu jejich zrání a obyčejně nejsou složkou zákysových kultur. V mléku rostou zpravidla jen neochotně, a proto se ani neúčastní kvašení sýrařského mléka. Z druhů mezofilních laktobacilů byly ze sýrů často izolovány L. casei, L. paracasei, L. plantarum, L. rhamnosus a L. curvatus. Z pediokoků byly nejčastěji izolované P. acidilactici a P. pentosaceus (Görner, Valík, 2004). 3.3.2.1 Zdroje energie pro nezákysové bakterie Zdrojem energie pro nezákysové bakterie mléčného kvašení je laktóza, která se však už v mladém sýru normálně zrajícím nenachází. Proto jako zdroj energie nezákysových bakterií už nemůže sloužit. Udává se, že v tomto případě by přicházela jako zdroj uhlíku do úvahy kyselina citronová nebo citráty z mléka. Ve výchozím mléku se vyskytuje v množství asi 2 g.l -1. Nebylo prokázáno, že by nezákysové bakterie mléčného kvašení měly schopnost utilizovat citráty. Naopak se zjistilo, že významné 25
množství nezákysových bakterií bylo přítomno v sýrech bez poklesu koncentrace citrátů v nich. Práce jiných autorů dokazují, že zdrojem energie pro nezákysové bakterie mohou být uhlíkaté produkty vznikající při autolýze buněk zákysových bakterií, ale i membrán tukových kuliček (Görner, Valík, 2004). 3.3.2.2 Původ nezákysových bakterií v sýrech Nezákysové bakterie mléčného kvašení, ale i jiné, především v sýrech vyráběných ze syrového mléka, pocházející z mléka samotného. V sýrech vyráběných z pasterizovaného mléka může být jejich zdrojem rekontaminace pasterizovaného mléka z nářadí a zařízení, se kterým pasterizované mléko přichází do styku, přičemž do úvahy přicházejí i bakterie z předcházející výroby. Možností jsou i termorezistentní bakterie, které přežívají šetrnou pasterizaci mléka. Známé jsou biofilmy vytvořené na výměníkových deskách pasterizačních aparátů, jako například, známý případ tzv. divokých kmenů S. thermophilus. Je také možné, že některé nezákysové bakterie mléčného kvašení jsou pasterizací poškozené jen subletálně a v pasterizovaném mléku a v mladých sýrech jsou opět resuscitované a mohou se potom množit. Následkem těchto okolností může být aktivita různých bakterií v sýrech ze syrového mléka velmi složitá. Mohou nastat rozdílné interakce mezi zákysovými a nezákysovými bakteriemi. Důkazem je například zjištění, že L. caesei, L. rhamnosus a L. plantarum mohou v sýrech inhibovat propionové bakterie a enterokoky (Görner, Valík, 2004). 3.3.2.3 Propionové bakterie v sýrech s tvorbou ok Vedle bakterií mléčného kvašení, mezofilních i termofilních, mají při výrobě sýrů s tvorbou ok v těstě nezastupitelnou úlohu bakterie propionového kvašení. Jejich růst a fermentační činnost se významně projevuje až po solení sýrů a později při zrání. Jsou nevyhnutelné u sýrů švýcarského typu, jako je ementálský. Jsou to gram-pozitivní krátké tyčinky, které metabolizují laktáty. Sýrařské propionové bakterie Propionibacterium freudenreichii a P. freudenreichii ssp. shermanii fermentují v sýru za anaerobních podmínek mléčnany na kyselinu propionovou a kyselinu octovou v poměru 2 : 1 a vždy vzniká oxid uhličitý a voda. Pozoruhodné je, že vzniklý plyn je čistý CO 2, bez přívodu vodíku, který vzniká při časném a pozdním duření sýrů působením plynotvorných bakterií ze skupiny koliformních jako i plynotvorných klostridií (Görner, Valík, 2004). 26
3.3.3 Bakterie sýrového mazu Očkování vyformovaných sýrů mazovými bakteriemi a k nim příslušných kvasinek je dvojího druhu. Jeden způsob spočívá v tzv. omývání sýrů. Při tomto způsobu se vyformované a už zrající sýry utírají textilní utěrkou namočenou do 5 % roztoku soli (NaCl). Mazové bakterie s příslušnými kvasinkami rostou na sýrech zpočátku v koloniích, které se omýváním se slanou vodou roztírají po celém jejich povrchu. Při tomto způsobu očkování sýrů mazovou kulturou je nebezpečí přenosu i případně přítomných choroboplodných bakterií, například Listeria monocytogenes. Při druhé metodě očkování sýrů se mazová kultura na sýry rozstřikuje ve formě vodní suspenze. Mazová kultura bývá složená z proteolytických, halofilních bakterií Brevibacterium linens a kvasinek, např. Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii apod. Očkování postřikem sýrů se provádí až po solení. Proteolytické bakterie B. lines vyžadují pro svůj růst neutrální prostředí. Mladé sýry mají kyselý charakter, jejich hodnota bývá blízko okolo ph = 5. Biochemickou činností kvasinkových mikroorganismů během zrání sýrů při teplotě 12 až 16 C a vysoké relativní vlhkosti se více jak 90 % kyseliny mléčné oxiduje za přítomnosti vzdušného kyslíku na CO 2 a H 2 O. Kvasinky mimo toho dezaminují aminokyseliny uvolněné z bílkovin na příslušné ketokyseliny a uvolňují amoniak, který vniká do hmoty sýrů a snižuje jejich kyselost. Takto se vytvoří na povrchu sýrů vhodné prostředí pro růst proteolytických bakterií syrového mazu B. lines a jim podobných bakterií z rodu Arthrobacterium ssp. Corynebacterium ssp. apod. Během zrání sýrů pod mazem tvoří ze začátku kvasinky dominantní mikroflóru a později proteolytické bakterie. V této době počty kvasinek na povrchu sýrů už klesají (Görner, Valík, 2004). Všeobecně jsou sýry zrající pod mazem měkké až poloměkké (Beresford et al, 2001). 3.3.4 Plísně způsobující zrání sýrů Kulturní mikromycety (plísně) mají významnou úlohu při zrání některých sýrů. Sýry zrající působením kulturních druhů plísní se dělí na dvě skupiny. Jedna skupina sýrů zraje působením plísně Penicillium roqueforti, která roste a fermentuje uvnitř hmoty sýrů za dostatečného přístupu vzdušného kyslíku. Její růst se vyznačuje tvorbou modrozelených žilek růstu plísně v sýru. Typickými zástupci těchto sýrů jsou oficiální francouzský roquefort z ovčího mléka, gorgonzola a u nás Niva. 27
Druhou samostatnou skupinou sýrů zrajících vlivem plísně Penicillium camemberti tvoří měkké sýry s bílou smetanovou plísní na povrchu. Jsou to sýry francouzského původu camembert a brie. Penicillium roqueforti se při výrobě sýrů s porostem plísní v těstě očkuje ve formě vodní suspenze jeho spor do mléka před jeho koagulací syřidlem a nebo se jeho spory rozprašují na sýřeninu. Kulturní plíseň Penicillium roqueforti se vyznačuje značnou biochemickou aktivitou v sýrech. Způsobuje vznik typického aroma a chuti sýrů. Bílý smetanový povlak plísně Penicillium camemberti roste na povrchu camembertských a podobně modifikovaných sýrů, a to za 6 až 7 dní po výrobě mladých sýrů. Plíseň Penicillium camemberti metabolizuje spolu s kvasinkami laktáty v mladých sýrech za spolupůsobení vzdušného kyslíku na CO 2 a H 2 O. Ostatní bílkovinné složky mladých sýrů podléhají při zrání značné modifikaci jejich textur (Görner, Valík, 2004). 3.3.5 Úloha kvasinek u sýrů zrajících od povrchu dovnitř Kvasinky jsou vedle zákysových a proteolytických bakterií nebo speciálních plísní významnou, ale méně probádanou složkou mikroflóry sýrů zrajících od povrchu dovnitř. Jedná se o sýry zrající působením sýrového mazu a sýry s plísní na povrchu. Kvasinky jsou první mikroorganismy, kterými se začíná aerobní fáze zrání sýrů zrajících od povrchu dovnitř. Byly izolovány a identifikovány kvasinky rodů Candida, Cryptococcus, Debaryomyces, kvasinkovité plísně Geotrichum candidum a Galactomyces geotrichum, Hansenula, Kluyveromyces, Pichia, Rhodotorula, Saccharomyces, Yarovia a Zygosaccharomyces. Sýry zrající od povrchu mají charakteristickou komplexní mikroflóru. Na zabezpečení hygienických požadavků při jejich výrobě i ze syrového mléka a pro zefektivnění jejich velkovýroby se používá i zrání za pomoci definovaných kvasinkových a bakteriálních čistých kultur, které zaručují těmto sýrům požadované vlastnosti. Tyto kultury mohou obsahovat selektované kmeny Debaryomyces hansenii, Candida utilis, Geotrichum candidum, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei nebo Lactobacillus plantarum, Staphylococcus carnosus, S. xylosus, B lines. Různé komerční kultury se odlišují podle jejich účinnosti při zrání sýrů zrajících od povrchu dovnitř (Corsetti et al, 2001). 28
3.4 Vady sýrů způsobené mikroorganismy Vady sýrů mohou být způsobené: plísněmi, kvasinkami, nežádoucí tvorbou plynů. Při výrobě sýrů se může vyskytnou řada chyb. Tyto chyby mohou mít technologické, fyzikální nebo biologické, tedy mikrobiální příčiny. Jestliže se přijme názor, že příčinou příslušné vady mohou být mikroorganismy, je třeba najít jejich zdroj a v zásadě uplatňovat následující opatření: vyloučit nežádoucí mikroorganismy z mléka dodržováním hygienických podmínek a hygienického stavu při jeho získání na mléčných hospodářstvích rychlým a účinným zchlazením mléka po jeho nadojení a nebo zkrácením času mezi nadojením mléka a jeho zpracováním na sýry, zabezpečit účinnou pasterizaci, jestliže se nepředpokládá výroba sýrů ze syrového mléka, zabránit rekontaminaci pasterizovaného mléka a vytvořit hygienické podmínky při výrobě sýrů podle požadavků správné výrobní a hygienické praxe, zabezpečit při výrobě sýrů podmínky, které zaručí optimální množení a metabolismus požadovaných kultur a zabránit rozmnožování a metabolismu nežádoucích mikroorganismů dodržováním přiměřených teplot, požadovaných hodnot ph, správného obsahu soli, zabezpečením fermentace veškeré laktózy v mladých sýrech za vhodný čas, realizovat účinné sanitační opatření výrobního nářadí a zařízení a účinné preventivní ovládání nebezpečí systémem HACCP. Jedním z cílů je také zamezení vzniku nežádoucího biofilmu na příslušném nářadí a zařízení. Mnohé bakterie mohou tvořit biofilm nebo se mohou v něm usídlit. Biofilmy tvoří mikroorganismy, které mají schopnost přilnout na vlhký a hydrofobní povrch nářadí a zařízení. Může to být nerezavějící ocel, plast a sklo. Mikroorganismy vytvářejí svojí biochemickou činností organické polymery, v kterých mohou vegetovat další 29
žádoucí nebo nežádoucí mikroorganismy. V biofilmech se nacházejí na ploše jednoho cm 2 miliony až miliardy mikroorganismů (Görner, Valík, 2004). 3.4.1 Vady sýrů způsobené plísní Vzdušné plísně, tedy spóry plísní jsou na prachových částicích vzduchu všudypřítomné. Na klíčení a růst potřebují kromě vlhkosti i vzdušný kyslík a živiny. S prachovými částicemi a s vodními kapičkami, které slouží jako dopravní prostředek, se šíří v prostředí. Ve vlhkých místnostech a na vlhkých stěnách, kterých je v mlékárnách dostatek, se usazují a když se včas vhodnými postupy neodstraní, jejich spory se dostávají na sýry a za nepříznivých podmínek mohou zaplísnit jejich povrchu. V současnosti mnohé sýry nepotřebují ke zrání kyslík, po solení a osušení se balí do fólií z vhodných plastových látek nebo se potahují látkami, které na nich vytvoří částečně nepropustný povlak. Pro ošetření povrchu sýrů se jako konzervační látky používají sorban draselný a natamycín. Vůči sorbanu rezistentní kmeny rodu Penicillium ho metabolizují za vzniku 1,3-pentadienu, který u sýrů způsobuje pach po kerozinu (Görner, Valík, 2004). 3.4.2 Kvasinky jako možné příčiny mikrobiologických vad sýrů Kvasinky reprezentují důležitou část mikroflóry na povrchu zrajících sýrů. Nicméně, jen několik málo druhů má charakteristické rysy, které jim umožňují přežít a rozmnožovat se v sýru (Corsetti, 2001). Některé kvasinky jsou užitečnými, ba nepostradatelnými mikroorganismy při zrání některých sýrů, na jiných jsou nevítané. Zjištění nežádoucích kvasinek na povrchu zrajících sýrů je poměrně jednoduché. Přispívá k tomu jejich výrazná metabolická aktivita typická tvorbou CO 2 a alkoholu. Kolonie kvasinek se podle jejich vzhledu nepatrně liší od kolonií bakterií. Sýry porostlé kontaminujícími kvasinkami získávají kvasnicovou chuť a svým aromatem připomínají zkažené chlebové těsto. Kvasinky mají i lipolytické vlastnosti, hydrolýzou tuku uvolňují mastné kyseliny a mohou způsobit žluklou chuť a esterifikací s alkoholem mohou mít za následek vznik ovocné chuti a vůně. Výskyt kontaminujících kvasinek na povrchu sýrů bývá doprovázen osliznutím. K této vadě se může přidružovat hniloba způsobená proteolytickými bakteriemi z rodu Pseudomonas. Hlavní příčinou výskytu kontaminujících kvasinek a jiných mikroorganismů na povrchu sýrů je nesprávná vlhkost jejich povrchu. 30
Významným zdrojem kontaminujících kvasinek jsou solné lázně. Po solení sýrů v solné lázni se povrch sýrů musí osušit. Vlhké sýry podporují růst kontaminujících kvasinek pocházejících ze solné lázně. Nejčastěji bývají izolované kvasinky Candida ssp., Yarrovia lipolytica, Kluyveromyces marxianus, Geotrichum candidum, Debaryomyces hansenii a Pichia ssp (Görner, Valík, 2004). 3.4.3 Nežádoucí tvorba plynů v sýrech U tvrdých a polotvrdých sýrů s tvorbou ok v těstě se záměrně vytvářejí podmínky pro vznik plynů pomocí kulturních bakterií propionového kvašení a heterofermentativních mezofilních bakterií mléčného kvašení Leuconostoc ssp. nebo Lactococcus lactis. Naproti tomu někdy vznikají v tvrdých a polotvrdých sýrech nežádoucí oka nebo trhliny způsobené kontaminujícími aerobními bakteriemi. V tomto případě se rozeznává tzv. časné duření sýrů a pozdní duření sýrů. Pokud se přitom tvorba plynů manifestuje různě velkými oky nebo trhlinami, závisí na fyzikálních vlastnostech mladé nebo zralejší sýřeniny. Na tvorbu množství plynů, které způsobí časné nebo pozdní duření sýrů, je potřebné, aby se příslušné bakterie v sýrech rozmnožily na denzitu aspoň 10 6 KTJ.g -1. Rané duření sýrů s nízko dohřívanou sýřeninou způsobují nejčastěji aerobní bakterie ze skupiny koliformních, Enterobacter aerogenes a Escherichia coli. Jsou to bakterie, které se sekundárně nacházejí ve venkovním prostředí a považují se mezi jinými za indikátory správně vykonávané sanitace potravinářských nářadí a zařízení. Tyto bakterie se v mléku velmi dobře rozmnožují, přičemž fermentují laktózu jako přístupný zdroj energie a uhlíku na kyselinu mléčnou a plyny, oxid uhličitý a vodík. Při zrání mladých sýrů se za normálních okolností rychle rozmnožují zákysové bakterie mléčného kvašení, které jsou antagonisty těchto plynotvorných bakterií, kromě toho bakterie mléčného kvašení rychle spotřebují v mladém sýru ještě přítomnou laktózu (Görner, Valík, 2004). 31