1

Deák Tibor (szerk.) Élelmiszer mikrobiológia Mezőgazda Kiadó, Budapest, 2006 6. Élelmiszeripari erjesztések, fermentált élelmiszerek (Maráz Anna) Ez a fejezet az élelmiszerek készítésére és tartósítására használt mikrobiológiai erjesztési folyamatokat és a fermentált élelmiszereket tárgyalja. E vonatkozásban szöges ellentétben áll az előzőekben tárgyalt feldolgozási és tartósítási technológiákkal, amelyek fő célja – az élelmiszer élvezeti- és tápértékének kialakításán kívül – a fogyasztó egészségét veszélyeztető és a termék romlását okozó mikroorganizmusok tevékenységének megakadályozása, sőt, azok elpusztítása. Az élelmiszer fermentációkban ezzel szemben arra törekszünk, hogy az említett célok elérése érdekében a mikroorganizmusok bizonyos csoportjainak elszaporodását és tevékenységét elősegítsük. Ilyen értelemben az élelmiszer fermentációkat biológiai tartósítási módszernek lehet tekinteni. A fermentációs iparokban – tágabb értelemben is – a mikroorganizmusok ipari léptékű elszaporítását valósítják meg aerob, ritkábban anaerob körülmények között. Ennek célja különböző termékek előállítása szabályozott fermentációs körülmények között. Az élelmiszeripar vagy maga állít elő fermentált termékeket élelmezési célra, vagy pedig más fermentációs ipari termékeket használ fel az élelmiszerek előállításához segédanyagként vagy adalékanyagként.

A legfontosabb fermentációs ipari termékek: 1. Szerves vegyületek, amelyek hasznosításuk szerint lehetnek élelmiszer adalékok (pl. színezékek, aromák, szerves savak), enzimek (pl. amilázok, glükanázok, β-galaktozidáz), antimikrobás anyagok (pl. tartósítószerek, antibiotikumok, vakcinák), vagy pedig motor hajtóanyagok (pl. etanol). 2. Mikroba sejttömeg (biomassza) vagy sejtkivonat (fehérjék, peptidek, aminosavak, nukleotidok). Példaként említhető a sütőélesztő és a takarmányélesztő, vagy pedig az étkezési célra fermentorban elszaporított F. graminearum gomba micéliuma, amelyet mikoproteinként gyártanak. Az élesztőkivonatot különböző mértékben frakcionálva élelmiszer adalékanyagként (ízfokozóként, aminosav, mikroelem és vitamin forrásként) vagy pedig mikroba táptalaj komponensként alkalmazzák. 3. Tejsavasan erjesztett (fermentált) élelmiszeripari termékek. Ide tartoznak az erjesztett tejtermékek, húskészítmények, zöldség- és gabonafélék. 4. Alkoholosan erjesztett (fermentált) élelmiszeripari termékek. Legfontosabbak az alkohol tartalmú italok, de alkoholos erjedés megy végbe a kenyértészta kelesztésekor is.

A mikroorganizmusok segítségével lejátszódó erjesztések az élelmiszer tartósítás, illetve feldolgozás legősibb eljárásai közé tartoznak. A kenyér, sör, bor, sajt előállítása az emberi kultúrák kezdetéig visszavezethető, és a mai modern élelmiszeripari technológiáknak is ezek a mikrobiológiai folyamatok képezik az alapját. Az élelmiszeripar rohamos fejlődése magával hozta a feldolgozási technológiák magas szintű (esetenként a gyógyszeripari fermentációkkal vetekedő) szabályozottságát, melynek segítségével változatos, jó minőségű és biztonságos élelmiszereket állítanak elő világszerte. A világ kevésbé fejlett részein, elsősorban a trópusi területeken még ma is az erjesztés képviseli a legfontosabb élelmiszer feldolgozási technológiát, melynek segítségével hosszabban eltartható, táplálkozási szempontból előnyösebb (pl. természetes toxikus anyagoktól megszabadított, fehérjében, vitaminokban és ásványi anyagokban gazdagabb), biztonságos (kórokozó mikrobáktól mentes) élelmiszereket állítanak elő.

Az élelmiszeripari fermentációk célja az állati vagy növényi eredetű alapanyagok módosítása a mikroorganizmusok (baktériumok, élesztőgombák, fonalasgombák) anyagcsere

2

tevékenysége révén. A fermentált élelmiszerek számos előnnyel rendelkeznek a friss élelmiszerekkel, illetve alapanyagokkal szemben. A legfontosabbak: - Az élelmiszerek választékának növekedése. Míg például emberi fogyasztásra néhányféle tejet (többnyire tehéntejet) termelnek, addig ezekből, mint alapanyagokból több, mint ezerféle sajtot és más tejterméket állítanak elő; - Élelmiszer adalékként való alkalmazásukkal változatosabbá tehetők az ételek (pl. szójaszósz, sajtok); - Tápérték és minőség növelése: Az élesztő és élesztőkivonat növeli a fehérje és aminosav, illetve B vitamin tartalmat. Az erjesztés során a mikroorganizmusok számos antinutritív anyagot (pl. fitát, lektinek) lebontanak, valamint növelik az alapanyagokban található ásványi anyagok hozzáférhetőségét; - Eltarthatóság növekedése: A mikrobák anyagcseretermékei megnövelik az eltarthatóságot, visszaszorítják a patogén mikroorganizmusokat. Míg a tej hűtés nélkül csak néhány óráig tartható el biztonságosan, a tejsavasan erjesztett tejtermékek hetekig, sőt hónapokig is tárolhatók anélkül, hogy megromlanának. Míg a tej a legtöbb baktérium számára kiváló táptalaj, az erjesztett tejtermékekben a kis pH-nak köszönhetően a patogén mikroorganizmusok nem képesek elszaporodni, sőt a tárolás során el is pusztulnak. A zöldségek frissen csak korlátozott ideig tárolhatók, míg tejsavasan erjesztve hosszú ideig eltartható, vitaminban és ásványi anyagokban gazdag termékeket állítanak elő belőlük (pl. savanyú káposzta, uborka, olívabogyó); - Egészségesebb termékek előállítása. Számos erjesztett élelmiszer az immunrendszert erősítő, vagy az egészséges bélrendszer mikrobiotájának megőrzését szolgáló összetevőt tartalmaz (pl. kefir, joghurt, probiotikus tejtermékek); - Emészthetőség javítása. Például a joghurt proteinjei könnyebben emészthetők, mint a tejfehérjék, ami különösen a csökkent emésztési funkcióban szenvedő embereknél lényeges. Laktóz intoleranciás egyének az erjesztett tejtermékeket szinte korlátlanul fogyaszthatják, mivel ezek laktóz tartalmát a tejsavbaktériumok nagyrészt tejsavvá erjesztették; - Toxikus anyagok lebontása. Számos növényi élelmiszer alapanyag tartalmaz antinutritív (az emésztőrendszer működését gátló) vagy toxikus összetevőket. Ilyenek különösen nagy mennyiségben fordulnak elő a hüvelyesek magjaiban. A szójában található protein természetű enzim-inhibitort a fermentált termékekben (pl. tempeh) a mikroorganizmusok lebontják, ezáltal hatástalanítják. A gabonafélék héjában általában nagy mennyiségben jelenlévő fitinsavat számos erjesztő mikroorganizmus bontja. 6.1 Az élelmiszeripari erjesztések típusai Az élelmezési célra előállított termékek az uralkodó mikrobiota jellemző anyagcsere- termékei alapján három csoportba sorolhatók: 1. Tejsavasan erjesztett termékek. A termék jellegét a tejsavbaktériumok által termelt tejsav határozza meg, az alapanyag lehet tej, hús, zöldség és gabona. Ilyenek:

- Tejtermékek: pl. joghurt, kefir, vaj, sajtok - Fermentált hústermékek: pl. szalámi- és kolbászfélék - Erjesztett zöldségfélék: pl. savanyú káposzta, uborka, olívabogyó - Savanyú kovászos kenyér

2. Alkoholosan erjesztett termékek. Az élesztőgombák az alapanyagokban található szénhidrátokat az anaerob alkoholos erjedés során etanollá és CO2-dá alakítják.

- Alkoholos italok: pl. bor, sör - Sütőipari termékek: pl. kenyér

3. Vegyes fermentációk. A többnyire szilárd halmazállapotú, egy vagy többféle nyersanyagot mikrobákkal erjesztik, amelyek között penészgombák, élesztők, tejsavbaktériumok, olykor

3

más baktériumok is szerepelnek. Ilyenek az ún. keleti (orientális) termékek (pl. szójaszósz, tempeh), de sokféle népies, hagyományos fermentált termék készül világszerte, amelyek előállítása még távol áll a szabályozott (beoltással történő) erjesztés szintjétől. Vegyes mikrobás tevékenység megy végbe a kávé és a kakaó erjesztéses érlelésénél is. 6.2. Tejsavasan erjesztett élelmiszerek A legősibb eredetű, mindmáig a legnagyobb mennyiségben és a legszélesebb termékválasztékban készülő erjesztett élelmiszerek, amelyek közt megtalálhatók mindennapi táplálékaink (fermentált tej-, hús, zöldség- és gabonafélék). Döntő mértékben a különböző tejsavbaktériumok termékei, de az erjesztésben gyakran más mikroorganizmusok is közreműködnek. 6.2.1. A tejsavas erjedés mikrobiológiája A tejsavas erjedés a tejsavbaktériumok jellemző anyagcsere-folyamata. A tejsavbaktériumok Gram pozitív, oxidáz és kataláz negatív, pálcika vagy kokkusz alakú, nem spórázó baktériumok (bővebben lásd a 3.2.5. pont alatt). A tejsavbaktériumok erjesztésük során a különböző szénhidrátokat (elsősorban a glükózt és a laktózt) anaerob úton tejsavvá bontják. A keletkező tejsav a termék pH-ját a savas tartományba lecsökkenti, amit maguk a tejsavbaktérium fajok is különböző mértékben tolerálnak, viszont számos más baktérium, köztük kórokozók, nem viselnek el. A tejsavasan erjesztett élelmiszerek esetében a következő nemzetségekhez tartozó fajok játsszák a kulcsszerepet: Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Pediococcus, Oenococcus és Carnobacterium. Meg kell még említeni a tejsavbaktériumokhoz közelálló, probiotikus hatású Bifidobacterium fajokat is.

A legfontosabb tejsavasan erjesztett élelmiszerekről és a jellemző tejsavbaktériumokról ad áttekintést a 6.1. táblázat.

A tejsavbaktériumok energiaforrásai a szénhidrátok, amelyeket mind aerob, mind pedig anaerob körülmények között tejsavasan erjesztenek (obligát erjesztők). Jóllehet kataláz negatívok, azonban az oxigént elviselik, ún. aerotoleráns baktériumok. Tápanyagigényük összetett, számos aminosavat, vitamint és nukleotidokat igényelnek a szaporodásukhoz; csak glükózt és szervetlen sókat tartalmazó ún. minimál táptalajon nem képesek szaporodni. Fehérjét, mint nitrogénforrást csak azok a fajok tudják lebontani, amelyek sejtfalhoz kötött proteázt termelnek. A hidrolizált fehérjetermékeket azonban a proteáz negatív tejsavbaktériumok is hasznosítják, ezért ilyen körülmények között (pl. tejben) a tejsavbaktériumok jellegzetes kommenzalista asszociációja alakul ki.

A tejsavbaktériumok lebontó anyagcseréjük alapján a homofermentatív (homolaktikus) vagy a heterofermentatív (heterolaktikus) csoportba tartoznak. Előbbieknél a glikolízisben keletkező piruvát a laktát-dehidrogenáz enzim segítségével teljes mértékben tejsavvá redukálódik, míg utóbbiaknál a tejsav mellett ekvimoláris mennyiségben CO2 és etanol (kisebb mennyiségben acetát, formát és glicerin) keletkezik. A legtöbb Lactobacillus faj és a Lactococcus, Streptococcus és Pediococcus fajok homofermentatívek, míg néhány Lactobacillus (pl. Lb. brevis, Lb. fermentum, Lb. viridescens) és a Leuconostoc fajok heterofermentatív anyagcserét folytatnak. A tejtermékek fermentációjában különleges szerep jut az aromaképző tejsavbaktériumoknak. Ezek a nem-szénhidrát komponenseket aroma anyagokká alakítják át. Ilyen például a citrátnak piruváttá, majd pedig diacetillé történő konverziója, amire a Lc. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, a Str. salivarius subsp. thermophilus és a Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus törzsek képesek. A citromsavbontás végterméke diacetil, amely azonban a citrát elfogyása után tovább redukálódik acetoinná. Ennek következtében az optimálisnál hosszabb erjesztés az aromaképzés csökkenésével jár. A

4

Lb. delbruekii subsp. bulgaricus törzsek treoninból is képesek acetaldehidet létrehozni a treonin aldoláz enzim segítségével. A nyálkaképző tejsavbaktériumok extracelluláris poliszacharidokat termelnek, amelyek a közegben felszaporodva jellegzetes nyálkás konzisztenciát eredményeznek. Ez különösen a joghurt és a kefír állagának kialakításában fontos.

Hőmérsékleti igény szempontjából a tejsavbaktériumok mezofil és termofil csoportjait különítjük el. A mezofil tejsavbaktériumok szaporodási optimuma 25-30 oC között van (pl. Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Pediococcus fajok), amelyeknek a sajtok, erjesztett zöldségek, hústermékek előállításában van nagy jelentőségük. A termofil tejsavbaktériumok szaporodási optimuma 37-42 oC közötti (pl. Str. salivarius subsp. thermophilus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. helveticus), ezeket a joghurt és bizonyos sajtok (pl. ementáli) előállításánál használják fel. 6.2.2 Erjesztett tejtermékek A sajtok, a joghurt és a kefír közismert erjesztett tejtermékek, de tejsavas erjesztés szerepel a vaj, a tejföl, a tejszín és más tejtermékek előállításában is. A tej egykor spontán tejsavas erjedését (pl. aludttej) az iparban már régóta felváltotta a szabályozott, irányított erjesztés, amelyhez tejsavbaktériumok tiszta tenyészeteit, ún. starterkultúrákat használnak. Főleg a sajtok érlelésében más baktériumok és gombák is résztvesznek; ezeket is tiszta tenyészetekben alkalmazzák. 6.2.2.1 Tejipari starterkultúrák Állandó jó minőségű, biztonságos erjesztett tejtermékek előállításához jól jellemzett, genetikailag stabil törzseket, ún. oltó vagy indító tenyészeteket, más néven starterkultúrákat (röviden kultúrákat) használnak. Már az ipari szintű gyártási technológiák kifejlesztése előtt is jellemző gyakorlat volt, hogy a tejet az előző erjesztési folyamatban keletkezett mikrobatömeggel oltották be, amelyet többnyire tejben igyekeztek is fenntartani. A starterkultúrák egy vagy több tejsavbaktérium keverékét tartalmazzák meghatározott arányban. Bizonyos termékek esetében nem-tejsavbaktériumokat is tartalmaz az indító tenyészet. Esetenként az utóbbiakat külön tenyészetként adagolják. A mezofil starterek esetében, ha egyetlen törzsből áll az indítótenyészet, akkor az többnyire a Lc. lactis subsp. cremoris, vagy a Lc. lactis subsp. lactis, illetve utóbbinak az aromaképző változata, a biovar. diacetylactis. Kevert tenyészetek esetében ezekhez legtöbbször a Ln. mesenteroides subsp. cremoris, vagy a Ln. lactis törzseit adagolják. Az egyes tejtermékek jellegének megfelelően fejlesztették ki az ipari starterkultúrákat, amelyek jellemző példáit a 6.2 táblázat tartalmazza. Az erjesztett tejtermékek gyártásának mikrobiológiailag legkritikusabb folyamata a kultúrakészítés. A tenyészetnek csak a starter törzseket szabad tartalmaznia és fontos, hogy a tenyészet életerős legyen, azaz a baktériumok exponenciális szaporodási fázisban legyenek. A starterkultúrákat friss tenyészetként, fagyasztva szárítva (liofilezve), vagy folyékony nitrogénben tartósítva hozzák forgalomba. A kultúrakészítés az ilyen tartósított, vagy laboratóriumban fenntartott friss tenyészetekből indul ki, amelyeket lombikban elszaporítva kapják az ún. anyasavanyítót. Ebből léptéknöveléssel kapják a beoltásra használt tömegsavanyítót. 6.2.2.2. Erjesztett tejtermékek gyártásának mikrobiológiai háttere Az erjesztett tejtermékek alapanyaga, a tej, többnyire tehéntej. Átlagos összetételét tekintve a tej 3,5% fehérjét (főként kazeint), 3,5-5,0% zsírt, 4,9% szénhidrátot (elsősorban laktózt) és

5

0,7% ásványi anyagot (hamut) tartalmaz. A friss tej pH-ja 6,6 körüli. B vitaminokban (pantoténsavban és riboflavinban) gazdag. A joghurt kétféle termofil tejsavbaktérium (Str. salivarius subsp. thermophilus és Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus) keverékével készül. Síma joghurtként, vagy különböző anyagokkal (pl. gyümölcsök, dzsemek, müzli) kiegészítve gyártják. Az egyes termékek zsírtartalmukat, állományukat, viszkozitásukat tekintve is különböznek. Joghurt készítéséhez a kétféle baktériumot azonos arányban adagolva oltják be a pasztőrözött tejbe, majd 45 oC-on inkubálják néhány óráig. A laktobacilus proteáz pozitív, míg a sztreptokokkusz proteáz negatív, ezért a kokkusz számára az előbbi képezi az aminosavakat. Ezért „cserébe” a sztreptokokkusz anaerob körülmények között hangyasavat és CO2-ot termel. A kölcsönös stimulálásnak köszönhetően a tejsavtermelés gyors lesz és a termék néhány óra alatt eléri a szükséges savfokot. A sztreptokokkusz kb. 0,5%, míg a laktobacilus kb. 0,6-0,8% tejsavat termel, így a pH 4,2-4,5 értékre csökken. A sztreptokokkusz érzékenyebb a tejsav okozta pH csökkenésre, mint a laktobacillusz, ezért szaporodása áll le előbb. Mindkét baktérium a laktóznak csak a glükóz részét erjeszti tejsavvá, a galaktóz megmarad, amelyből viszont nyálkás polimer képződik. A joghurt aromája szempontjából lényeges a megfelelő mennyiségű acetaldehid-tartalom is, amelyet a Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus termel treoninból.

A friss joghurt mintegy 109 sejt/ml élő tejsavbaktériumot tartalmaz, számuk a tárolás során nagyságrendekkel csökken. A gyártási folyamat legfontosabb lépéseit a 6.1 ábra mutatja.

Az egészségvédő tejtermékek reneszánszukat élik. A joghurt az Enterobacteriaceae család fajainak, köztük az Eb. aerogenes és az E. coli szaporodását bizonyítottan gátolja. A probiotikus joghurtok a Lb. acidophilus-on kívül Bifidobacterium bifidum vagy Bif. longum törzset tartalmaznak (ún. AB joghurt), emellett beolthatják még a normál joghurt jellemző tejsavbaktériumának, a Str. salivarius subsp. thermophilus egyik törzsével is (ún. ABT joghurt). Ide tartozik az erősen savtűrő Lb. acidophilus segítségével megsavanyított „acidophilus tej” is, amelyet a tejnek a lassan növő tejsavbaktériummal való beoltása után 38 oC-on 18-24 órás inkubálásával állítanak elő.

A kefir erjesztésében többféle tejsavbaktérium, valamint ecetsavbaktériumok és élesztőgombák is részt vesznek, amelyek sajátságos szimbiózisban élnek a koagulált tejfehérje gömböcskékhez tapadva. A Lb. kefiranofaciens felelős a a kefírgömböcske poliszacharid tartalmát képező kefiran termeléséért. A gyártását lásd a 6.1 ábrán. A kumisz hasonló a kefírhez, de kancatejből készül, nincsenek benne kefír gömbök és alkoholtartalma elérheti a 2%-ot is.

A legtöbb sajt készítése is tejsavas erjesztésen alapszik. Jóllehet a különféle sajtokhoz sajátos startereket és eljárásokat alkalmaznak, közös bennük az, hogy első lépésként a (többnyire pasztőrözött) tejet tejalvasztó enzimmel (renninnel) és starterkultúrával beoltják. Az alkalmazott hőmérsékletet a starterkultúra hőmérséklet igénye határozza meg, termofil tejsavbaktériumok esetében ez 60 oC-ra is felmehet. Az inkubálás alatt a tejfehérje koagulálódik (kicsapódik) és alvadék keletkezik. Ezt a második lépésben kiszűrik és összepréselik, majd sózzák, így friss oltós sajtokat kapnak. Az érlelt sajtokat meghatározott körülmények között és ideig érlelik (6.2.ábra). Víztartalmuk alapján a sajtokat 3 csoportba osztják: kemény (45-56% víz), félkemény (54-64% víz) és lágy (61-73% víz). Az érlelt sajtok jellegét a kísérő mikrobiota határozza meg.

A kemény sajtokban a mikroorganizmusok eloszolva, a sajt belsejében is tevékenykednek. A fehérjebontás csak kismértékű, 25-35%-os. A svájci (pl. ementáli típusú) sajtok esetében Propionibacterium shermanii és Prop. freundenreichii tenyészetet is adagolnak a tejsavbaktériumokkal együtt, amelyek a sajátságos aroma és a lyukacsosság

6

kialakulásáért felelősek. A propionsav baktériumok a tejsavat széndioxid fejlődése mellett propionsavvá és ecetsavvá alakítják.

A lágy sajtoknál a fehérjebontás csaknem teljes. Az erősen fehérjebontó Brevibacterium linens, valamint a nemespenészek a koagulált kazeinből peptideket, aminosavakat, sőt ammóniát képeznek. Az ún. rúzskultúrával érlelt sajtok felületén sárgásvörös bevonat alakul ki, amiben a Brevibacterium fajoknak (elsősorban a B. linens-nek) van szerepük. Anyagcsere termékeik a sajtnak jellegzetes pikáns ízt és aromát adnak. Az ún. kék (rokfort típusú) sajtok esetében az alvadékot P. roqueforti vagy P. glaucum konidiumokkal oltják be, amelyek a sajt belsejében a rendelkezésre álló kevés oxigén felhasználásával elszaporodva jellegzetes kék erezetet alakítanak ki. A camembert és brie sajtok esetében az alvadékot vagy felületét P. camemberti konidiumokkal oltják be, amelyekből dús gombamicélium fejlődik ki a felszínen. A gomba szaporodásához a tejsavat használja fel, ezért a penészréteg kialakulása során a pH kismértékben növekszik. A gomba proteázok a fehérjék, a lipázok pedig a zsírok részleges lebontásával jellegzetes aroma anyagokat hoznak létre, mint például a zsírokból kialakuló kapron-, kapril- és vajsav. 6.2.2.3. Tejipari starterkultúrák működését gátló hatások Jó minőségű és biztonságos tejtermék előállításnak legfőbb kulcsa a technológiában előírt gyorsaságú és mennyiségű tejsav termelése a fermentáció során. A gyenge, lassú vagy elmaradt tejsavtermelés a termék minőségének romlását, romlást okozó és/vagy patogén mikrobák elszaporodását eredményezheti. Ennek többféle oka lehet.

a. Bakteriofággal való fertőződés. A bakteriofágok a baktériumok vírusai, amelyek a baktériumfajok széles skáláját képesek megfertőzni és a sejtekben elszaporodni. A megfertőzött sejtek anyagcsere folyamatainak visszaszorításával gátolják azokat, nem ritkán lizálják is a sejteket. A bakteriofágok általában fajspecifikusak, de az is előfordul, hogy egy fajon belül csak egyes törzsek érzékenyek a fágokra. Gyors elszaporodásukat elősegítik a nagy tömegben növő gazdasejtek, így a starterkultúrák ideális helyzetet jelentenek számukra. Egy-egy baktériumfajnak többféle fágja is lehet. Különösen érzékenyek a fágfertőzéssel szemben a laktokokkuszok, de a sztreptokokkuszok és laktobacillusok is gyakran hordoznak fágokat. A baktériumokat nemesítéssel ellenállóvá lehet tenni a fágfertőzéssel szemben, ezért a starterkultúrák minőségének megítélésénél fontos szempont a törzsek fágérzékenysége, illetve rezisztenciája a leggyakoribb fertőző fágokkal szemben. A fágfertőzés általában a nyers tejtől ered. Enyhe pasztőrözés nem pusztítja el őket, a biztos fágmentesítéshez legalább 1 perces 95 oC-os pasztőrözés szükséges. Fontos a megfelelő higiéniai rendszabályok betartása a technológiai folyamatoknál, valamint a megbízható startertenyészetek alkalmazása. Különböző startertenyészetek váltogatása is eredményes lehet. Számos fertőtlenítőszer inaktiválja a bakteriofágokat is. Ilyenek például a hipoklorit tartalmú fertőtlenítőszerek, azonban a koncentráció, hőmérséklet, hatásidő és a fág érzékenysége a hatékonyság fontos tényezői. A fágfertőzés veszélye különösen a folytonos joghurtgyártásnál és a félfolytonos sajtgyártásnál jelentkezik.

b. Antibiotikum maradványok a tejben. Elsősorban a masztitisz (tőgygyulladás) kezelésénél használt antibiotikumok jelentenek veszélyt a starterkultúrák szaporodására. Mivel a tőgygyulladást leggyakrabban Streptococcus fajok okozzák (Str. agalactiae, Str. uberis), ezért nem meglepő, hogy főként a Str. salivarius subsp. thermophilus érzékeny az ellenük használt antibiotikumokkal szemben. Ezért is fontos a rendeletileg szabályozott várakozási idő betartása az antibiotikum kezelést követően, ami után a kezelt állat tejét fel szabad használni.

7

c. Fertőtlenítőszer maradványok a berendezésekben. A fertőtlenítőszerek nem megfelelő eltávolítása vagy a CIP rendszer nem megfelelő működése (pl. vízkimaradás) esetén a nyomokban lévő fertőtlenítőszerek is gátolhatják a starterek tejsavtermelését.

d. Agglutininek (ellenanyagok) jelenléte. A szarvasmarha szervezete a fertőző (patogén) tejsavbaktériumok ellen ellenanyagot termel, amely a tejbe kiválasztódva inaktiválhatja a starter tejsavbaktériumot is. Az ellenanyag a tejsavbaktériumokat összecsapja, agglutinálja.

e. Plazmidok elvesztése. A tejsavbaktériumok számos olyan gént hordoznak plazmidokon, amelyek a starterkultúrák technológiai szempontból fontos tulajdonságait határozzák meg. Ilyenek lehetnek a laktóz transzportért, a laktóz bontásért, a proteáz termelésért, a fág- és antibiotikum-rezisztenciáért felelős gének. A baktériumok szaporodásának kismértékű gátlása is okozhat plazmid vesztést, ami genetikai instabilitásban jelentkezik. Génsebészeti úton genetikailag stabil törzseket állítottak elő a plazmid géneknek a kromoszómába való integrációjával (beépítésével), ilyen genetikailag módosított törzseket azonban a termelésben jelenleg nem használnak.

6.2.2.4. Erjesztett tejtermékek mikrobiológiai problémái, biztonsága A starterkultúráknál említetteken túl a késztermékeknél mikrobiológia problémákat az alapanyagok mikrobás fertőzöttsége vagy a technológia során történő szennyeződés, fertőződés okozhat. Általánosan elmondható azonban, hogy a savas pH-ból eredően (pH 3,7-4,4) a fermentált tejkészítmények mikrobiológia biztonsága jó.

Az egészséges állat teje elméletileg mentes mindenfajta mikroorganizmustól, a valóságban azonban a nyers tejben többszáz vagy -ezer mikroorganizmus is előfordulhat ml-enként. A tejelő állatok számos olyan baktériumot hordozhatnak, amelyek az emberre nézve patogének, ezért a nyers tejben számos patogén baktérium is előfordulhat. Mivel a tej a baktériumok kiváló táptalaja, ezért fontos a tejkezelés általános és higiéniai szabályainak betartása. A nyers tej különösen veszélyes a Cb. jejuni, Ye. enterocolitica, Li. monocytogenes, Salmonella spp., és az E. coli O157:H7 előfordulása szempontjából, újabban pedig a Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis esetében mutatták ki, hogy nemcsak a kérődzőkre patogén, hanem emberre is veszélyes (ún. Chron-féle betegséget okoz). Ezeket a patogén baktériumokat a megfelelő pasztőrözés elpusztítja, ezért fontos szabály, hogy az erjesztett tejtermékek előállítására csak megfelelően pasztőrözött tejet szabad használni. Egyetlen kivételt jelentenek az érlelt sajtok, ezeket azonban csak 1-2 hónapos tárolás után szabad forgalomba hozni. A Cl. botulinum, Cl. sporogenes és B. cereus endospórákkal szemben azonban hatástalan a pasztőrözés, ezért ezekre külön figyelmet kell fordítani abban az esetben, ha a termék kis redoxpotenciálja lehetővé teszi a szaporodásukat.

Mikrobiológiai problémák a joghurt és a kefir esetében: - Gyengébben erjesztett („mild”) joghurtnál, kefirnél a nagyobb pH miatt nő a patogénekkel való fertőződés veszélye. - A joghurtok ízesítése (gyümölcsök, magvak) mikrobiológiai eredetű minőségromlást, esetenként patogénnel való fertőződést okozhat. Az erjeszthető cukortartalom az élesztőgombák, penészgombák elszaporodásához és gázképzéshez vezethet. A botulizmust okozó Cl. botulinum is előfordulhat.

A potenciális veszélyek elleni védekezés lehetőségei: - Töltőgépek sterilizálása - Csomagolóanyagok megfelelő tárolása - Sterilre szűrt levegő beáramoltatása a töltőhelyiségekbe - UV lámpák alkalmazása a töltőhelyiségben - Gyümölcsök, szirupok megfelelő kezelése (szulfit adagolás, sterilizálás) - A végtermék hőkezelése vagy konzerválószer alkalmazása

8

Mikrobiológiai problémák sajtoknál: A sajtok mikrobiológiai szempontból több problémát jelenthetnek, mint a joghurt és kefír, mivel az első technológiai lépésben keletkező alvadéknak nagy a pufferkapacitása, ezért a pH még megfelelő starterkultúrák esetében is csak lassan és kisebb mértékben csökken.

- Koliform baktériumokkal való fertőződés gázképzéshez, ürülékszag kialakulásához vezethet, amit a higiénés rendszabályok betartásával lehet kiküszöbölni. - Klosztrídiumokkal való fertőződés gázképződéshez vezet (pl. Cl. butyricum), ami nizin adagolással kivédhető. - Felületi penészedés. A penészgombák elszaporodása kivédhető tiszta és kis páratartalmú helyiségben való tárolással, viasz vagy műanyag burkolat alkalmazásával, illetve tartósítószer (pl. szorbát, pimaricin) adagolással. Bár a felületen elszaporodó élesztő- és élesztőszerű gombák (pl. Candida, Torulaspora, Geotrichum, Trichosporon) savfogyasztása előnyös az 5-nél nagyobb pH-t kedvelő Brevibacterium-ok tevékenységéhez, ilyenkor azonban megnő a klosztridiumok okozta romlás veszélye. - Nagy nedvességtartalmú és pH-jú sajtok (pl. túrósajt, gomolyasajt) esetében a Pseudomonas és élesztőgombás szennyeződés jelenthet problémát, ami elsősorban a gyártás során történhet; a szennyeződés a jó mikrobiológiai minőségű mosóvíz alkalmazásával előzhető meg. A csípős ízt zsírbontó, míg a keserű ízt fehérjebontó baktériumok elszaporodása okozza. - Bár a sajtok mikrobiológiai szempontból kevésbé kockázatos termékek, néhány patogén baktérium elszaporodásával mégis számolni kell (pl. Salmonella, Listeria, E. coli, Sta. aureus). Ezek elsősorban lágy és félkemény sajtoknál fordulnak elő. A védekezés lehetőségei: megfelelő higiéniai gyakorlat, pasztőrözött tej felhasználása és jó minőségű (gyors tejsavtermelő) starterek alkalmazása.

6.2.3. Fermentált húskészítmények A tejsavasan erjesztett hústermékek már az ősi kultúrákban is lényeges szerepet játszottak az egyébként nagyon romlandó hús eltarthatóságának növelésében. Az ókori leírásokban úgy szerepelnek ezek, mint a katonaság legfontosabb élelmiszerei. Bár világszerte többféle fermentált húskészítmény ismert, legfontosabbak közülük és a legnagyobb mennyiségben készülnek a szalámi- és kolbászfélék. Számos előnyük közül a legfontosabb, hogy a tejsavas erjesztés következtében megnő az alapanyag tápértéke (proteinben gazdagabb lesz, a hús fehérjetartalma könnyebben emészthetővé válik) és az eltarthatóság lényegesen meghosszabbodik, akár 1-2 évre is megnőhet. Egyes termékek (pl. száraz szalámi, füstölt kolbász) tárolásához hűtés sem szükséges. Az így készült termékek mikrobiológiai szempontból biztonságosak lesznek, sokszor még abban az esetben is, ha az alapanyag patogén baktériummal vagy parazitával volt fertőzött. Lényegesek azonban a a fermentált hústermékek gyártásának higiéniai körülményei, valamint a megfelelő mikrobiológiai minőségű hús és adalékanyagok (pl. fűszerek) felhasználása. Ezek a termékek ugyanis hőkezelés nélkül készülnek és általában főzés nélkül fogyasztják őket, bár néhány esetben előfordul a termék pasztőrözése is (pl. német Koch szalámi). Sokféle élvezeti értékű, tápanyagban és aromában gazdag termékeket állítanak így elő világszerte. Legnagyobb termelők és fogyasztók az európaiak és amerikaiak, közülük is kiemelkednek a németek az átlagosan 5 kg/éves fogyasztásukkal. 6.2.3.1. A fermentált húskészítmények gyártásának mikrobiológiai háttere A fermentált húskészítmények víztartalmuk (vízaktivitásuk) alapján két csoportba sorolhatók:

9

- Száraz kolbászok és szalámik (levegőn vagy füstöléssel szárítva): 25-40% víztartalommal, vízaktivitásuk kb. 0,91, a pH érték 4,5-5,2, átlagosan 4,8 körüli. - Félszáraz kolbászok és szalámik: 40-60% víztartalommal, vízaktivitásuk kb. 0.95. A pH hasonló, mint a szárazáruk esetében. Ezeknél a termékeknél a befejező füstölés során 60-68 oC-os hőkezelést is alkalmaznak.

A fermentált húskészítmények jellegét meghatározza (i) az alkalmazott hús fajtája (sertés, marha, ritkán szárnyas vagy egyéb); (ii) a termék előállításának technológiája (sózás, nitrit/nitrát adagolása, cukortartalom, fűszerek adagolása); (iii) a fermentációt végző természetes mikrobiota vagy starterkultúra jellege és a fermentáció hőmérséklete; (iv) a termék további kezelése: hőkezelés, füstölés, szárítás, vagy penészes érlelés.

A termékek előállításához leggyakrabban sertéshúst használnak, de nem ritkán marhahúst, és újabban a szárnyashúsok felhasználása is növekszik. Helyi specialitásként más háziállatokból vagy vadállatokból is készítenek fermentált termékeket.

A húshoz a biztonság növelése céljából 2-3% konyhasót (NaCl-ot) és 100-150 mg/kg Na-nitritet vagy Na-nitrátot adnak. Ezek nagymértékben gátolják a romlást okozó és patogén mikroorganizmusokat és hozzájárulnak az íz- és illatanyagok kialakulásához. A nitrit elsősorban a Gram-negatív baktériumokat gátolja, ezért a Gram-pozítív baktériumok (sztreptokokkuszok, mikrokokkuszok, laktobacilluszok, pediokokkuszok) dominálnak az erjesztés során. A nitritnek lényeges szerepe van a hús piros színének megőrzésében is, aszkorbinsav jelenlétében a mélyvörös színt okozó nitrozo-mioglobin kialakulását eredményezi a pácolás során.

A fermentációban a homofermentatív tejsavbaktériumok játsszák a főszerepet. A legtöbb terméknél starter kultúrákat alkalmaznak. A starterek iránti elvárás, hogy gyors és jó tejsavtermelő képességűek legyenek, ne termeljenek biogén aminokat és jelentősen hozzájáruljanak a termékek aromájának kialakításához. Egyre fontosabb szelekciós szempontnak tartják a bakteriocin termelési képességet is. A leggyakoribb starterek: Lb. plantarum, Lb. sakei, Lb. curvatus, Pc. acidilactici, Pc. pentosaceus, Sta. carnosus és Sta. xylosus. Néhány terméknél Deb. hansenii élesztőgombát is tartalmaz a startertenyészet, amely jellegzetes színt és aromát kölcsönöz a terméknek. A nitritnek bizonyítottan mutagén hatása van, ezért bizonyos termékeknél helyette nitrátot alkalmaznak a pácolásnál. Antimikrobás és a nitrozo-mioglobint kialakító hatása azonban csak a nitritnek van. Egyes baktériumok, főként a Micrococcus fajok képesek a nitrátot nitritté redukálni, ezért nitrát esetében a starterkultúrák valamilyen Micrococcus törzset (pl. Micr. varians, Micr. aurantiacus) is tartalmaznak. A Micrococcus törzsek kataláz enzime a tejsavbaktériumok által termelt hidrogénperoxid lebontásával elősegíti a tejsavtermelést is. 5,4-nél kisebb pH azonban gátolja a nitrát redukciót, ezért a nitrit csak az ennél nagyobb pH-jú termékeknél helyettesíthető nitráttal, és várt hatása csak az efölötti pH tartományban érvényesül.

A hús természetes cukortartalma 0,1% körül van, amely nem elegendő a tejsavbaktériumok megfelelő tejsavtermeléséhez, ezért 0,3-2% erjeszthető cukrot (glükózt, maltodextrint, szacharózt, laktózt) is adnak az alapanyaghoz. Ahhoz ugyanis, hogy a termék mikrobiológiai szempontból biztonságos legyen, a pH-nak 4,8 körüli értékre kell csökkennie. A tejsav vízmegkötő hatású, ezért fontos szerepe van a hús szöveteiben lévő víz kivonásában, a száradás gyorsításában.

A fűszerek jelentős antimikrobás hatást fejtenek ki, emellett gátolják a lipidek oxidációját (az avasodást) is. Mangán tartalmuk (főként a borsé) serkenti a tejsavbaktériumok anyagcseréjét.

Az érlelés alatt a tejsavbaktériumok által termelt proteázok (aminopeptidázok) és lipázok hatására az aromaanyag termelés nő. A fermentált kolbász gyártástechnológiájának menetét és legfőbb jellemzőit mutatja be a 6.3. ábra.

10

Számos száraztermék (pl. magyar szalámi) jellegéhez hozzátartozik a felületi penészbevonat kialakulása is. A penészgombák szaporodásuk során a tejsavat asszimilálják, aminek hatására a pH 6,0-6,2 értékre emelkedik a felületen. A penészbevonat kialakulásáért a P. camemberti, P. roquefortii és P. nalgiovensis felelős, amelyeknek jól jellemzett, biztonságos törzseit használják startertenyészetekként. A spontán kialakuló penészbevonatokból potenciális mikotoxin termelő fajokat is izoláltak, a gyakorlatban azonban nem tudtak kimutatni jelentős mikotoxin mennyiséget a termékekben. Ez a tejsavbaktériumokon kívül a bors, a nitrit és a konyhasó gátló hatásának is tulajdonítható. A nemkívánatos felületi penészedés gátlására pimaricint és szorbátot használnak.

Gyakran alkalmazzák a termékek füstölését is, aminek célja egyrészt a jellegzetes aroma kialakítása, másrészt mikrobiológiai szempontból lényeges a füstben lévő fenolok és savak antimikrobás hatása. A penészedés gátlása mellett a fenolok antioxidáns hatást is kifejtenek. 6.2.3.2 Fermentált hústermékek mikrobiológiai problémái A gyártás során kialakuló megfelelő mértékű pH csökkenés (pH ≤ 5,2), a víztartalom, illetve vízaktivitás kívánt mértékű csökkenése (aw <0,95), valamint a romlást okozó patogén mikrobák gátlása (konyhasó, Na-nitrit, fűszerek, fenolok, bakteriocinek) alapvetően jó minőségű és biztonságos termékeket eredményeznek. Fontos azonban, hogy az alapanyagok mikrobiológiai szempontból kifogástalanok legyenek és a gyártás során betartsák a helyes higiéniai és gyártási gyakorlat követelményeit. A problémák általában az utóbbi hiányosságok miatt következnek be (pl. túl nagy, vagy túl kis só- és cukorkoncentráció, nem megfelelő páratartalmú és hőmérsékletű légtér, nem megfelelő starterkultúra, a gyártási folyamatok során nem megfelelő hűtés, stb.). A fermentált hússzítmények romlásának leggyakoribb okai: - Felületi nyálkásodás, amit baktériumok, elsősorban Pediococcus fajok elszaporodása okoz; - Hús zöldülése: Lb. viridans hidrogén-peroxid termelése okozza; - Felületi penészesedés: zöld és fekete penészgombáknak (Penicillium, Aspergillus) a

felületen való elszaporodása okozza, amelyek proteázai romlást váltanak ki; - Savanyodás, a túlzott mértékű tejsavtermelés miatt; - Gázosodás: a heterofermentatív tejsavbaktériumok elszaporodása okozza. Biztonságot veszélyeztető mikroorganizmusok és paraziták - mérgezés, fertőzés fellépése:

Leggyakoribb problémát az enterotoxin termelő Sta. aureus elszaporodása jelenti, amely szaporodni képes a kis vízaktivitású és pH-jú környezetben, valamint anaerob körülmények között is. A tejsavbaktériumok megfelelő sejtkoncentrációja esetén visszaszorul. Legfőbb veszélyt a kevésbé savanyított, nagyobb hőmérsékleten erjesztett készítmények jelentik. Az enterotoxin-képzés gátlódik, ha a tejsavtermelés következtében a pH az első 48 órában 5,3 alá csökken. Kevésbé savanyított termékeknél is jelentősen csökken a baktérium elszaporodásának és toxintermelésének veszéle, ha a fermentálást viszonylag kis hőmérsékleten (<12 oC) végzik.

Salmonella és más enterobaktériumok elszaporodása esetenként előfordulhat, bár ezek sejtszáma lényegesen csökken a fermentáció és szárítás során. Nem lehet előre megítélni a patogén E. coli törzsek (pl. O157:H7) és a multidrog rezisztens Salmonella törzsek túlélésének veszélyét, ezért fontos, hogy az alapanyagok mentesek legyenek ezektől. Kiemelt figyelmet érdemelnek a zoonózist okozó paraziták, ezek közül is a férgek. A háziállatok egy része, a vadállatoknak pedig nagy része fertőzött ilyenekkel. A paraziták, főként a petéik túlélhetnek a húsban és súlyos járvány kitörését okozhatják. A nem hőkezelt húsokból készült fermentált termékeknél csökkenti a veszélyt, ha a fagyasztott húst legalább

11

két hétig -18 oC-on tárolják. Legtöbb problémát világszerte a Trichinella spiralis okozta trichinellózis jelenti. Ez a parazita inaktiválódik a termék 60 oC-os belső hőmérsékletén (mikrohullámú melegítés esetén 71 oC-os hőmérséklet szükséges). Egyes állati vírusok (pl. sertéspestis vírusa) egy hónapig is fertőzőképes maradhat a fermentált kolbászban, ezért fontos a beteg állatok kiszűrése a feldolgozás előtt. 6.2.4. Fermentált zöldségek A zöldségfélék erjesztése – más tejsavas fermentációkhoz hasonlóan – az őskorig nyúlik vissza. Valószínűleg a kínaiak alkalmazták először, az európai kultúrákban az időszámítás kezdetének idejéről van írásos feljegyzés a káposztának agyagedényekben való savanyításáról. A modern fagyasztásos, hőtartósításos és tárolási módszerek elterjedése előtt az erjesztett termékeknek nagy jelentősége volt a vegetációs időn kívüli időszakban a zöldségfélékkel való ellátásban, így az egészséges táplálkozásban. Mint tartósítási módszer jelenleg is nagy szerepet tölt be nemcsak a gazdaságilag fejletlenebb régiókban, hanem a fejlett élelmiszertechnológiájú országokban is. A fermentált zöldségek népszerűsége annak köszönhető, hogy a tartósításon kívül számos egyéb előnnyel is rendelkeznek. A lényegesebbek:

- kedvező érzékszervi tulajdonságok és állomány - a természetes toxinok és antinutritív anyagok lebomlanak - megnő az emészthetőség, főként a pillangósok esetében - tápérték növekedése - a termékekben táplálkozási szempontból előnyös mikrobás anyagcsere termékek

felhalmozódása (pl. L(+) tejsav, aminosavak, szerves savak) - új típusú termékeket előállítása (pl. szójából készült joghurt-típusú ital, szójasajt, erjesztett zöldség- és gyümölcsitalok)

Világszerte több, mint húszféle zöldséget használnak fel az ipari szintű fermentációk alapanyagául, amelyek közül legfontosabbak a káposzta, az uborka, a paprika és az olívabogyó. A zöldségek fermentációja összetett folyamat, amelyben mikrobiológiai, kémiai és fizikai tényezők, biokémiai és enzimes folyamatok kölcsönhatása érvényesül. Pontos technológiai szabályozásuk és az egyenletes jó minőség elérése nehéz, mivel a starter tenyészetek használata még elenyésző és a legtöbb terméket spontán erjesztéssel állítják elő, továbbá az alapanyagok fajtája és minősége is nagyon eltérő. Mindezek ellenére gyártástechnológiájuk fő lépései az alábbiakban foglalhatók össze: 1. A zöldségek begyűjtése 2. Tisztítás, mosás, a sérült és beteg részek eltávolítása 3. Hámozás, aprítás, szeletelés, előfőzés (blansírozás), esetleg főzés 3. Sózás vagy sós lé adagolása; ennek célja a fermentlé nyerése a zöldség víztartalmának

kivonásával. Ennek következtében ozmózis útján és a sejtek plazmolízisével tápanyagok kerülnek a lébe a baktériumok számára. A só továbbá a mikrobiotát szelektálja, előnyös az erjesztést végző tejsavbaktériumok elszaporodásához.

4. Erjesztés homofermentatív és heterofermentatív tejsavbaktériumok segítségével. A legfontosabbak fajok a Ln. mesenteroides, Lb. brevis, Lb. plantarum, Pc. pentosaceus.

5. Csomagolás, pasztőrözés, tárolás 6.2.4.1. Az erjesztett zöldségek gyártásának mikrobiológiája Az egyes termékek nagymértékben különböznek egymástól az alapanyagok sokfélesége, a tápanyagok elérhetősége, az erjedő anyag pufferkapacitása, az egymással versengő

12

mikroorganizmusok miatt, ezért a fermentáció során fennálló ökológiai tényezők is különböznek. Ezeket mutatja be a 6.3. táblázat.

Az erjesztés növényi alapanyagai általában kis mennyiségben tartalmaznak tejsavbaktériumokat (6.4. táblázat), azonban a szaporodásukat elősegítő szelektív körülmények között gyorsan elszaporodnak, majd dominánssá válnak. A spontán erjesztés során megfigyelhető az egyes tejsavbaktérium fajok populációinak egymást követő kifejlődése, bizonyos fajok dominánssá válása, majd háttérbe szorulása és más fajok előtérbe kerülése, azaz a mikrobiális szukcesszió. Jól megfigyelhető ez a savanyú káposzta erjedésének példáján, amelynek három szakaszát figyelhetjük meg (6.5 táblázat).

1.szakasz. A káposzta erjedése rögtön megkezdődik, amint azt szorosan összetömörítve, sózva edényekbe töltik. Az obligát aerob mikrobák háttérbe szorulnak és rövidesen el is pusztulnak, míg a fakultatív anaerobok 2-3 napig szaporodnak. Közben elfogy a rendelkezésre álló oxigén és anaerob viszonyok alakulnak ki. A tejsavbaktériumok anyagcsere tevékenysége következtében csökken a pH, felszaporodik a tejsav, ecetsav, hangyasav és borostyánkősav. Ugyancsak nagy mennyiségben keletkezik szén-dioxid, ami habzást eredményez a termék felületén.

A tejsavas erjedést a Leuconostoc fajok (Ln. mesenteroides és Ln. fallax) indítják el, amelyek heterofermentatív tejsavbaktériumok lévén a tejsav mellett etanolt, ecetsavat és szén-dioxidot termelnek. Szerepük és tevékenységük meghatározó a jó minőségű savanyú káposzta előállításához. Fő tevékenységük:

- Gyors és intenzív tejsav és ecetsav termelésük következtében a pH két nap alatt 4,0 körüli értékre csökken, ami gátolja a rothasztó baktériumokat és a káposzta puhulását előidéző enzimek működését. - A termelt szén-dioxid kiűzi az oxigént a közegből, ami meggyorsítja az anaerob tejsavbaktériumok elszaporodását és gátló hatású több Gram-negatív baktériumra. - Az anaerob körülmények csökkentik a C-vitamin bomlását, ezért a termék C-vitaminban gazdag marad. - A Leuconostoc fajok a szacharóz hidrolízise következtében keletkező glükózt dextránná polimerizálják, a fruktózt pedig mannittá alakítják. Ez meggátolja azt a barnulási folyamatot, amit a glükóznak és fruktóznak a szabad aminosavakkal való reakciója (Maillard reakció) okoz. A dextrán felhalmozódása (nyálkaképződés) azonban csak időleges, mert ezt és a mannitot a később elszaporodó tejsavbaktériumok szénforrásként felhasználják. - A Leuconostoc fajok a később megjelenő tápanyag-igényes tejsavbaktériumok számára növekedési faktorokat termelnek. - Aromatermelésükkel nagyban hozzájárulnak a késztermék jellemző érzékszervi tulajdonságaihoz.

Az erjesztés első 15 órájában megfigyelhető bizonyos Gram-negatív baktériumok (elsősorban koliformok) elszaporodása, amelyek elősegítik az oxigén felhasználását, azonban rövidesen (1-2 nap alatt) eltűnnek.

2. szakasz. A pH csökkenésével a Leuconostoc-ok háttérbe szorulnak és az erősebben savtűrő hetrofermentatív Lb. brevis és a homofermentatív Lb. plantarum populációi növekedésnek indulnak, és rövidesen (6-8 nap után) dominánssá válnak. Erőteljes erjesztést végeznek mintegy 10 napon keresztül.

3. szakasz. 16-18 nap elteltével a Lb. brevis sejtszáma csökken és uralkodóvá válik a Lb. plantarum, mellette pedig a szintén homofermentatív Lb. sake és Lb. curvatus szaporodik fel. Ezek teljesen kierjesztik a terméket, valamennyi szénhidrátot tejsavvá alakítanak. Ezáltal a pH 3,8 körüli értékre és a termék savtartalma 1,7-2,3 %-ra áll be, amelyben az ecetsav:tejsav arány 1:4. A jellegzetes aroma- és ízkaraktert az előbbi két savon kívül a diacetil, az acetaldehid és a különböző észterek adják.

13

Amennyiben a terméket nem pasztőrözik, hanem 10-15 oC-on tárolják, egy negyedik szakasz is következik. Ennek során ismét felszaporodik a Lb. brevis, amely a sejtfal hidrolízisével felszabaduló pentózokat használja fel szénforrásként. Így a pH 2,5 értékre csökken.

A zöldségek savanyításához – kevés kivételtől eltekintve - nem használnak starter tenyészeteket, hanem a környezeti körülmények beállításával (sózás, tömörítés) indítják el a mikrobiológiai tevékenységet, és az erjedés okozta további változások alakítják a folyamatot. A fermentált zöldségek starterkultúrás erjesztésének egyik fékje ezen termékek előállításának alacsony profitja. Próbálkoztak ún. páros starter alkalmazásával, Ln. mesenteroides és Lc. lactis törzsek kombinációjával. A természetes (endogén) tejsavbaktériumok elnyomását a Lc. lactis által termelt nizinnel próbálják megoldani, ezért nizin-rezisztens Ln. mesenteroides törzset alkalmaznak.

Kivételt jelent egy újfajta savanyúkáposzta és a fermentált zöldséglevek előállítása. Az ún. L(+) savanyú káposztát a homofermentatív Lb. bavaricus starterkultúrával erjesztik, amely többségében L(+) tejsavat termel. Az L(+) tejsav élettani szempontból kedvezőbb, mint a tejsavbaktériumok által termelt másik sztereoizomer, a D(-) tejsav, ugyanis előbbi gyorsan és teljes mértéken metabolizálódik, míg a a másik lassan, és ha túl sok D(-) tejsav kerül a szervezetbe, acidózis alakul ki, ami szöveti károsodást okozhat. Különösen érzékenyek az acidózisra a csecsemők. Mindenféle tejsavasan erjesztett élelmiszer esetében kívánatos a D(-) tejsav mennyiségét minimálisra szorítani. Az L(+) savanyú káposztát Németországban fejlesztették ki és a Lb. bavaricus starterkultúra sikere annak köszönhető, hogy erőteljesen elnyomja a Leuconostoc és a más homofermentatív tejsavbaktériumok szaporodását, ezért a termék tejsavtartalmának 90%-a L(+) izomer. A Leuconostoc szaporodásának visszaszorítása következtében a termék aromában szegényebb, mint a szokásos termékek, azonban fokozottan egészséges volta miatt nagy népszerűségnek örvend Németországban.

A fermentált zöldségleveket általában pasztőrözött alapanyagokból állítják elő, ezért ezek tejsavas erjesztése starterkultúrák nélkül nem oldható meg. A leggyakoribb starterek: Lb. plantarum vagy Lb. casei, Lc. lactis, Ln. mesenteroides.

Az uborka tejsavas erjesztése hasonló a káposzta savanyításához, azonban ebben az esetben a heterofermentatív tejsavbaktériumok (Ln. mesenteroides, Lb. brevis) elszaporodása nem kívánatos, mivel a termelt szén-dioxid az uborka belsejében felszaporodva annak üregesedését, puhulását okozza. A technológia annyiban tér el a káposzta savanyításától, hogy a darabos uborkát nem sóval keverik, hanem sós lébe helyezik. A só az uborka víztartalmának és szárazanyagainak egy részét extrahálja, ezért a tejsavbaktériumok elszaporodnak. A legnagyobb mértékű tejsavtermelést a Lb. plantarum végzi, mellette az Ec. faecalis és a Pc. acidilactici játszik szerepet. Az erjedés mikrobiológiai folyamatait a 6.4. ábra mutatja be. A fermentáció irányítására kidolgoztak egy biztonságosabb technológiát is, amelynek során 6%-os konyhasó, ecetsav és Na-acetát oldatot használnak a léhez, amelyet Pc. acidilactici és/vagy Lb. plantarum törzsekkel oltanak be. A fermentált olívabogyó eredetileg spontán erjesztéssel készült, amelyben különböző baktériumok, élesztőgombák és penészgombák vesznek részt. Erjesztése a savanyúkáposztához hasonló, azzal a különbséggel, hogy az erjesztés előtt az olívabogyót lúggal kezelik, az erjedési folyamat lassú, bár ma már általában starter kultúrát használnak. A zöld olívabogyót szüretelés után 21-25 oC-on, 4-7 óráig 1,6-2%-os lúggal kezelik a benne lévő keserű oleuropein glikozid lebontása céljából. A lúg kimosása és semlegesítés után az olivabogyót 7,5% NaCl-ot tartalmazó lébe teszik és Lb. plantarum színtenyészettel beoltják . Az erjesztés 6-10 hónapig tart, mely alatt kb. 1% tejsav képződik és a pH 3,8-4.0 értékre csökken. Az erjesztésben a starter fajon kívül a Lb. mesenteroides, Lb. plantarum és Pc. pentosaceus is résztvesz.

14

6.2.4.2. Erjesztett zöldségek mikrobiológiai problémái és biztonsága A termékek nagy só- és savtartalma és kis pH-ja miatt mikrobiológiai szempontból biztonságosak. A problémát elsősorban a termékek romlása jelenti, amit főként a nagyobb hőmérséklet, a nem megfelelő sókoncentráció és az aerob körülmények okozhatnak.

Savanyú káposztánál 32oC feletti hőmérsékleten a Leuconostoc fajok már nem szaporodnak, ezért a Lb. plantarum és a Pc. pentosaceus válik dominánssá. A Maillard reakció következtében a termék megbarnul és aromában szegény lesz, valamint nyálkásodás következik be. Aerob körülmények között (ha pl. a fedőlé elpárolog) elszaporodnak az élesztő- és penészgombák, így alkoholos erjedés indul meg, élesztőszagú lesz a termék, és a penészek által termelt pektinázok puhulást okoznak. Gyakori az elszíneződés is, a Rhodotorula élesztőgombák például piros színt okoznak. Kis sókoncentráció esetén a rothasztó baktériumok elszaporodása jelenthet problémát. Az uborka fermentációjánál a széndioxid képződés a leggyakoribb romlási tényező. A széndioxid elsősorban a heterofermentatív tejsavbaktériumok elszaporodása következtében az uborka belsejében halmozódik fel és puffadást okoz. A B. nigrificans feketedést, penészgombák és más Bacillus fajok pedig pektináz termelésük miatt puhulást okoznak.

A fermentált olívabogyónál is felléphetnek romlási folymatok. A propionsav baktériumok erjedési termékei kellemetlen szagot idéznek elő. Puhulás is gyakran fellép, amit elsősorban a poligalakturonáz termelő Rhodotorula fajok okoznak. Számos baktérium (Cellulomonas, Xanthomonas, Enterobacter) termel cellulázt, amely héjleválást és puhulást idéz elő.

A zöldség alapanyagoknál előfordulhat nagy nitrát tartalom, amely a tejsavbaktériumok anyagcsere tevékenysége következtében az erjedés alatt nitritté redukálódik. A nitritből savas körülmények között nagyon veszélyes karcinogén vegyületek, nitrozaminok jönnek létre. Ezért nagyon fontos, hogy erjesztésre kis nitrát tartalmú alapanyagokat használjanak fel. 6.2.5. Probiotikumok és prebiotikumok A probiotikum elnevezést a 60-as években alkalmazták először olyan élő mikroorganizmusokra, amelyek elfogyasztása jótékony hatást fejt ki az emésztőrendszerre. Jóllehet nincs teljesen egységes felfogás azt illetően, hogy valóban élő mikrobáknak kell-e jelen lenni a probiotikus élelmiszerben a várt hatás kifejtéséhez, ennek ellenére általában az a cél, hogy a probiotikus mikrobának minél több élő sejtje érje el a vastagbelet. Egyértelműen igaz ez a probiotikus joghurtokra. Az ilyen joghurt a tejsavtermelő tejsavbaktérium(ok)on kívül valamilyen humán Bifidobacterium faj (leggyakrabban Bifidobacterium bifidum vagy Bif. longum) törzsét tartalmazza élő állapotban, 106-107 sejt/ml koncentrációban. A Bifidobacterium fajok az egészséges vastagbél mikrobiotájának aktív tagjai, amelyeknek az immunrendszert stimuláló és a patogén baktériumokat gátló antibiotikus hatást tulajdonítanak. A patogén baktériumok gátlásában a tejsavtermelésen kívül egyéb szerves savak, valamint a bakteriocin termelésnek is szerepe van. Kísérletek bizonyítják, hogy a probiotikus joghurt fermentációja során a Ye. enterocolitica koncentrációja 4-5 nagyságrenddel csökkent, de más patogén baktériumokkal szemben is kimutattak hasonló gátló hatást. A bifidobaktériumok a gyomorsav és az epe mikrobaölő hatásának jól ellenállnak. Obligát anaerob baktériumok, amelyek negatív elektrokémiai potenciált igényelnek a szaporodáshoz és viszonylag érzékenyek a savas pH-val szemben, ezért a probiotikus joghurt tárolása során koncentrációjuk gyorsan csökken.

A tejsavbaktériumokon és bifidobaktériumokon kívül más baktériumoknál is kimutattak probiotikus hatást. Néhány Bacillus faj (többnyire a B. clausii, B. pumilus, B.

15

cereus) élő spórái az immunrendszert stimuláló hatást fejtenek ki, ami azonban a vegetatív sejtekre nem jellemző. A prebiotikumok olyan vegyületek, amelyek nem bomlanak le az emésztőrendszerben, hanem a vastagbelet elérve a bifidobaktériumoknak és a probiotikus tejsavbaktériumoknak növekedési szubsztrátumként szolgálnak. Ezek többnyire oligoszacharidok, mint amilyenek pl. az inulin fruktooligoszacharidjai. A prebiotikumokat közvetlenül az élelmiszerhez adagolják. 6.2.6. Biogén aminok és eredetük tejsavasan erjesztett termékeknél A biogén aminok gyengén toxikus vegyületek, amelyek elsősorban aminosavak dekarboxilezésével keletkeznek. Előfordulásuk különösen a tejsavasan erjesztett termékekben gyakori, mivel képződésüket elősegíti a kis pH és a nagy NaCl tartalom. A legfontosabb biogén aminokat és prekurzoraikat a 6.6. táblázat mutatja. Átlagosan 1000 µg/mg biogén amin tartalom vált ki toxikus tüneteket, jó gyártási gyakorlat esetén azonban mennyiségük nem haladja meg a 100-200 µg/mg-ot. A leggyakoribb biogén aminok esetében a következő értékek tekinthetők elfogadhatónak: hisztamin 50-100 µg/mg; tiramin 100-800 µg/mg; fenil-etilamin 30 µg/mg. Elsősorban sajtokban, fermentált hústermékekben, malolaktikusan erjesztett borban, ritkábban erjesztett zöldségfélékben kell számítani rájuk. Biogén aminokat gyakran képeznek az enterobaktériumok és az enterokokkuszok, míg az erjesztésekben kulcsszerepet játszó tejsavbaktériumok dekarboxiláz aktivitása általában kicsi. Starter tenyészetek szelektálásánál fontos szempont a kis dekarboxiláz aktivitás. Sajtok közül elsősorban a lágy sajtoknál fordul elő nagy biogén amin tartalom a baktériumok tevékenysége következtében. Leggyakrabban a brie, a camembert és a kék (pl. rokfort) sajttípusoknál találtak a toxikus határértékhez közeli, vagy azt meghaladó biogén amin tartalmat, sőt mérgezési haláleset is előfordult. Hústermékek biogén amin tartalmáért elsősorban az Enterobacteriaceae fajok kadaverin és a heterofermentatív tejsavbaktériumok tiramin termelése felelős.

Néhány fermentált zöldségnél, elsősorban a savanyú káposztánál és az olivabogyónál előfordulhat nagy biogén amin tartalom, ami a romlást okozó és baktériumok és bizonyos tejsavbaktériumok elszaporodásának következménye. Elsősorban putreszcin, kadaverin, hisztamin és tiramin halmozódhat fel. Az előidéző baktériumok az erjedés kezdetén az Enterobacteriaceae egyes fajai, néhány Bacillus faj, az erjedés végén pedig a Lactobacillus, Pediococcus és Streptococcus nemzetségek egyes fajai. Kimutatták, hogy Lb. plantarum straterkultúrával való beoltás csökkenti a biogén amin szintet. 6.3. Alkoholosan erjesztett termékek Az élesztőgombák anaerob energianyerő folyamatuk, az alkoholos (etanolos) erjesztés során szénhidrátokból főként etanolt és szén-dioxidot állítanak elő. Ezt a tevékenységüket használja fel számos élelmiszeripari technológia, amelyek közül legjelentősebb a kenyérgyártás és az alkoholos erjesztett italok, a sör-, bor- és szeszgyártás. Ezekben a folyamatokban a Saccharomyces nemzetség fajai játsszák a kulcsszerepet, közülük is az ember „háziasítási” tevékenysége következtében kifejlődött, egymással szoros rokonságot mutató, az ún. Saccharomyces sensu stricto csoport fajai (6.7. táblázat).

Az alkoholos erjedés anaerob körülmények között játszódik le, az élesztőgombák azonban szigorúan anaerob körülmények között nem képesek szaporodni. Ennek fő oka az, hogy egyes intracelluláris enzimes folyamatok csak az oxigénnek legalább nyomokban való jelenlétében mennek végbe. Ilyen például a membránokat felépítő foszfolipidek és ergoszterol bioszintézise. Ezt bizonyítja, hogy a membránba beépülő, annak intakt szerkezetéhez

16

szükséges vegyületek (pl. TWEEN-80, ergoszterol) kiegészítésével az élesztők szigorúan anaerob körülmények között is a szokásos módon szaporíthatók.

A Saccharomyces sensu stricto fajokra általánosságban jellemző, hogy aerob körülmények között is csak kis glükóz koncentrációnál (< 0,1%) képesek a légzési energianyerésre. Ha a glükóz koncentráció ezt az értéket meghaladja, az élesztő a légzésről az erjesztésre tér át. Ez a jelenség a glükóz vagy katabolit represszió, amelyet az élesztőknél Crabtree hatásnak neveznek. A Saccharomyces fajok glükóz érzékenységének valószínű magyarázata az, hogy ezek az élesztőgombák elsősorban a nagy cukortartalmú gyümölcslevek erjesztéséhez alkalmazkodtak úgy, hogy a légzési kapacitásuk lecsökkent, ezért a glikolízisben keletkezett felesleges piroszőlősav (piruvát) az alkoholos erjedés irányában halad tovább. A 6.5. ábra összefoglaja az etanolos erjedés biokémiai folyamatának főbb lépéseit.

Az alkoholos erjedés mellett olyan anyagcsere folyamatok is lejátszódnak, amelyek az alkoholosan erjesztett italokra jellemző, elsősorban aroma szempontjából fontos termékeket eredményeznek. A termékek skálája és mennyisége az alapanyag összetételén kívül nagymértékben függ az erjesztő élesztőtörzsektől is. Ilyen íz- és illatanyagok a kozmaolajok (pl. izoamil-alkohol, propanol, butanol), az észterek (pl. etil-acetát), a szerves savak (pl. citromsav, borostyánkősav, ecetsav) és az aldehidek (pl. acetaldehid), amelyek elsősorban szénhidrátokból és aminosavakból keletkeznek. Általánosságban elmondható, hogy aminosavak esetében transzaminálási reakcióval oxosavak jönnek létre, amelyek dekarboxilezésével aldehid, majd ennek enzimes redukálásával alkohol keletkezik. Fontos aromavegyületeket képviselnek az ún. vicinális diketonok (diacetil és pentán-2,3-diol), mennyiségük különösen söröknél fontos. A diacetil (bután-2,3-diol) és a pentán-2,3-diol az elágazó szénláncú aminosavak (valin és izoleucin) lebontásával jönnek létre az élesztőben, amely kiválasztja őket a közegbe.

A különböző erjesztett alkoholos italok eltérő alapanyagokból, eltérő technológiákkal készülnek, bár van bennük néhány közös vonás is. Legfőbb jellemzőiket a 6.8. táblázat mutatja. 6.3.1. A sörgyártás technológiája Sörnek tekintik a gabonafőzetekből alkoholos erjesztéssel előállított italokat, amelyek készítésének nyomait már az ősi emberi civilizációknál kimutatták. A sumérok az i.e. 6000 körüli időszakból fennmaradt agyagtábláikon már megjelenítették a sörkészítés műveleteit, az egyiptomi piramisokban pedig számos sírfelirat és rajz ábrázolja a sörkészítést. A jelenleg gyártott sörtípusok készítésének eredete a középkorba nyúlik vissza, fő bölcsői Anglia, Németalföld (főként a mai Belgium) és Csehország egyes vidékei voltak. Lényeges különbség van az angol és a kontinentális sörök között; az előbbi a felsőerjesztésű (ún. ale típusú), míg az utóbbiak az alsóerjesztésű (ún. láger vagy ászok) sörkészítési eljárással készülnek. Mint a nevekből is kitűnik, az ale (ejtsd él) sörök esetében az erjedés vége felé az élesztősejtek „felúsznak”a sör felső részébe és itt folytatják tovább az erjedést. A lager sörök esetében ezzel ellentétesen viselkednek az élesztők: a főerjedés végén kiülepednek az erjesztőkád vagy -tank aljára, és itt folytatják tovább az erjesztést. A kétféle technológia csak kismértékben különbözik egymástól, az alábbiakban a lager típusú sörök előállításának technológiáját ismertetjük, kihangsúlyozva a mikrobiológiai folyamatok alapjait, illetve az erjesztés folyamatát.

Az erjesztéshez használt sörlét viszonylag egyszerű, azonban pontosan vezetett technológiai lépésekkel állítják elő. A legfontosabb cél az, hogy az alapanyagként használt sörárpa keményítőtartalmát annak saját endogén enzimei (amilázai) a sörélesztő számára erjeszthető szénforrásokká, cukrokká bontsák le. Az enzimek indukciója az árpa

17

csíráztatásával történik, a megfelelő mértékű keményítőbontás után azonban hővel (forralással) inaktiválják az enzimeket, amelyek a kész sörlében már nem működnek.

A technológiai folyamat 6 fő szakaszra bontható: malátázás, cefrézés, sörlé főzés, erjesztés, érlelés (ászokolás) és fejtés. Ezek legfontosabb lépéseit a 6.6. ábra mutatja.

I. Malátázás: A sörárpát áztatják, majd csíráztatják. Ennek során a csírában a keményítőbontó (α- és β-amilázok), valamint a fehérjebontó (proteáz) enzimek aktiválódnak, valamint a tartalék tápanyagok (keményítő, fehérje) oldatba mennek. A sejtfal glükán széttörik és részben ez is kioldódik. A malátát szárítják (aszalják), ezáltal a csírát inaktiválják (leáll a légzése).

II. Cefrézés: A megőrölt malátához vizet adnak és 70 oC körüli hőmérsékletre melegítik. Ekkor az α-amiláz hatására a keményítő elfolyósodik, a β-amiláz pedig maltózra bontja. Kisebb mennyiségben glükóz és maltodextrinek is keletkeznek. A keményítőbontás gyorsítása és fokozása céljából gyakran alkalmaznak penész eredetű glükoamiláz enzimet is. A proteázok a fehérjéket peptidekre és aminosavakra bontják. Lényeges még a foszfatáz enzim tevékenysége is. Az enzimes folyamatok optimális pH-ja 5,4, hőmérsékleti optimuma pedig 67 oC. A folyamat gyors, elméletileg 5 perc alatt lezajlik. Különböző cefrézési eljárásokat dolgoztak ki, amelyek egy- vagy több lépéses hőkezelést alkalmaznak az enzimes folyamatok minél hatékonyabb lejátszódása céljából. Végül a sörlét szűréssel nyerik. A sörlé oldott cukortartalma kb. 10%, amelyből legtöbb a maltóz (kb. 4%), kevesebb a glükóz és a maltotrióz (kb. 2-2%), a maradék pedig maltodextrin.

III. Sörléfőzés: A sörléhez a forralás előtt komlót adnak, amelyből a komlósavak (humolon, kohumulon és adhumulon) kioldódnak és a forralás következtében keserű ízt adó izo-savakká alakulnak. A sörlét 1,5-2,5 óráig főzik az enzimek inaktiválása, a fehérjék kicsapása és eltávolítása, valamint a mikrobák elpusztítása céljából. A sörlét szűrik, majd lehűtik.

IV. Erjesztés: A sörlét levegővel telítik, majd fajélesztővel beoltják (0,03-0,05%, kb. 107 sejt/ml). Ez a szaporítási fázis, amelynek során az élesztő 3-4 generációt osztódik, a sejtszám kb. egy nagyságrenddel nő. A beoltásra használt élesztőnek jó fiziológiai állapotban kell lennie, amit a membránok épségén kívül a tartalék szénhidrátok (glikogén, trehalóz) megfelelő mennyisége és a holt sejtek kis száma mutat. A főerjedés viszonylag gyorsan, 5-7 nap alatt lezajlik.

V. Érlelés (láger söröknél ászokolás): A főerjedés befejeztével a nyers sör, más néven zöld sör vagy fickósör keletkezik, amelyben még sok a szuszpendált élesztősejt, csekély a széndioxid tartalma és nem fejlődött még ki a jellemző aroma karakter. Különösen nagy a vicinális diketon (diacetil és 2,3-pentándiol) tartalma, amely kellemetlen, kaparó ízt kölcsönöz a sörnek. Az ászokolás hőmérséklete 0-1 oC, a sejtek azonban még tovább folytatják az erjesztést nagyon kis aktivitással (elsősorban a maradék maltotriózt erjesztik etanollá és széndioxiddá). Az ászokolás 3-5 hétig tart, amelynek első hetében kialakul a végleges aroma karakter és a vicinális diketon (elsősorban a diacetil) tartalom megfelelően csökken. Az illóanyagok (elsősorban a H2S és egyéb kénvegyületek, acetaldehid) eltávoznak, míg a diacetil az élesztősejtek segítségével 2,3-butándiollá alakul, de egy része kémiailag is lebomlik. A 2,3-pentándiol bomlása kevésbé kritikus, mivel ennek ízküszöbe kb. hatszor nagyobb, mint a diacetilé. A diacetil egy részét az élesztősejtek metabolizálják, etanollá erjesztik.

VI. Fejtés, kiszerelés: A láger söröket szűrik, majd pasztőrözik és széndioxid tartalmát a szükséges szintre emelik. A kiszeparált élesztőt mossák és többször felhasználják új sörlé erjesztéséhez. 6.3.1.1. A sörélesztők fontosabb tulajdonságai

18

Mint említettük, az ale és a láger sörök gyártási technológiája csak kismértékben különbözik. A lager sört kisebb (8-12 oC), míg az ale sört nagyobb (16-20 oC) hőmérsékleten erjesztik, ezért az aromák mennyisége és összetétele is eltér. A kétféle sör közötti különbséget elsősorban az alkalmazott sörélesztő törzsek genetikailag meghatározott tulajdonságai okozzák. A legfontosabb különbség a sejtek összekapcsolódási (csomósodási vagy flokkulációs) képességében keresendő, amit akár egyetlen génben (FLO1) való eltérés is okozhat, a faji hovatartozás nem lényeges. A lager sörélesztő (S. pastorianus) kis hőmérsékleten is jól erjeszt, míg az ale típusú S. cerevisiae törzsek erjesztési hőmérséklete nagyobb. A ma használt sörélesztő törzsek hosszú, valószínűleg több évszázados szelekcióval alakultak ki úgy, hogy a sörkészítők a kedvező erjesztési tulajdonságokkal bíró élesztő sejttömeget az erjedés után átvitték egyik erjesztő tartályból a másikba, ezáltal beoltva azt és irányítva az erjesztést. A színtenyészetek (starter törzsek) használatát a dán Christian Hansen vezette be az 1880-as években úgy, hogy a sörerjesztést végző élesztő tenyészetekből mikroszkóp alatt izolálva egysejt kultúrákat állított elő, majd ezeket szaporították el és használták a sörlé beoltására. Ma a nagy söripari cégek több száz különböző törzsből álló gyűjteményt tartanak fenn, amelyek egy része fiziológiai, technológiai és nem ritkán genetikai szempontból is jól jellemzett, stabil törzs. A molekuláris biológiai, elsősorban a PCR technikák (lásd 10.4) elterjedésének köszönhetően ezek a törzsek ma már jól azonosíthatók és megkülönböztethetők egymástól; a rendszertani, fiziológiai és technológiai jellemzők mellett jól reprodukálható molekuláris ujjlenyomat alapján. A sörélesztő törzsek faji hovatartozását illetően nem teljesen egységes az álláspont. Valószínű azonban, hogy többségük két különböző fajhoz tartozik; nevezetesen a S. cerevisiae és a S. pastorianus (régebbi nevén S. carlsbergensis) fajokhoz. Az ale törzsek a S. cerevisiae, míg a láger törzsek többsége a S. pastorianus fajt képviseli, de utóbbiak között is előfordulnak S. cerevisiae törzsek. A S. pastorianus fajt a S. cerevisiae faj carlsbergensis változatának (S. cerevisiae var. carlsbergensis) is tekintik, amely valószínűleg a S. cerevisiae.és a S. monacensis természetes hibridje. A S. pastorianus és a S. cerevisiae többnyire elkülöníthető egy egyszerű cukorhasznosítási teszttel: az előbbinek általában van melibiáz enzime és a melibiózt erjeszti, míg az utóbbiból hiányzik ez az enzim, ezért melibióz negatív. A 6.9. táblázat mutatja a láger és ale törzsek legfontosabb jellemzőit és különbségeit. A sörélesztő törzsek folytonos szelekciója következtében a diploid törzsekben felszaporodtak a mutációk, ami többek között az ivaros szaporodási képesség elvesztésével járt. Bár számos törzs képes meiózisra és aszkusz képzésre, azonban az aszkospórák többnyire életképtelenek, ezért az ivaros ciklus nem teljes. Ennek következtében a sejtekben gyakoriak a kromoszóma aberrációk, a homológ kromoszómák között nagyfokú a méret polimorfizmus és gyakori az aneuploidia is. A sörlé saját íz- és aromavegyületekben szegény, ezért az erjedési aromák hatása markánsan érvényesül. Tápanyagokban viszont gazdag, ami elősegíti az erjedési melléktermékek és másodlagos anyagcseretermékek képződését. Ezzel magyarázható, hogy a törzsszelekció a gyengébb aromatermelő törzsek felé irányult, és a sörélesztő törzsek aromaspektruma és intenzitása általában elmarad az egyéb erjedésipari Saccharomyces cerevisiae törzsek (pl. borélesztők, szeszélesztők) mögött. Különösen igaz ez az erős ízhatású kéntartalmú aroma anyagokra, dekarboxilezett aminosav származékokra és egyéb lebontási termékekre. A modern sörgyártási technológiában az erjesztést gyakorlatilag steril sörlével indítják, zárt rendszerben, és igyekeznek a mikrobás fertőződést minimálisra csökkenteni. A sör esetében minden mikroorganizmus, amely nem tartozik a színtenyészethez, idegen mikrobának számít. Ilyenek a nem-sörélesztő Saccharomyces sensu stricto törzsek is, amelyek különösen azért veszélyesek, mert jó alkoholtűrésük és gyors erjesztésük következtében

19

versenyeznek a sörélesztővel. Ha a nem-sörélesztő élesztőgombák aránya (az ún. vadélesztő vagy idegenélesztő szám) az 1-2 %-ot meghaladja, hatásuk az aroma romlásában már érezhető. Megnő például a fenolos ízt adó 4-vinil-guajakol mennyisége, amely a sörlében lévő ferulasav dekarboxilezésével keletkezik. Ezt az enzimet minden nem-sörélesztő Saccharomyces törzs tartalmazza, míg a sörélesztőknél nem működik az enzimet kódoló POF1 gén. A kis erjesztési hőmérséklet is a megfelelő aromaspektrum és -szint elérése miatt szükséges. Ezt támasztják alá a 6.10. táblázatban bemutatott adatok, amelyek szerint az erjedési melléktermékek mértéke a nagyobb hőmérsékleten erjesztett ale sör esetében meghaladja a kisebb hőmérsékleten erjesztett láger sörét. A jó sörélesztő törzsek tulajdonságai az alábbiakban foglalhatók össze:

- Nagy erjesztési sebesség alacsony sejthozam mellett - Jó maltóz és maltotrióz erjesztő képesség - A kéntartalmú vegyületek csökkent metabolizmusa - Jó alkohol tolerancia - Jó erjesztőképesség szuboptimális hőmérsékleten (8-15 oC között) - Jó stressztűrő képesség, elsősorban az etanollal, ozmotikus nyomással és gravitációs

nyomással szemben - Megfelelő és stabil aromatermelési szint - Az adott technológiának megfelelő flokkulációs képesség - Genetikai stabilitás az erjesztés során - A jó életképesség megőrzése és genetikai stabilitás a törzsfenntartás során

A genetikailag meghatározott tulajdonságok mellett fontos, hogy az erjesztőképességet befolyásoló tényezőket igyekezzenek az optimálishoz közelíteni. Ezek közül a legfontosabbak:

- A beoltásra használt élesztő mennyisége: 0,03-0,05% - A sejtek jó életképessége - A fermentáció hőmérséklete (8-15 oC) - A sörlé oxigén tartalma: a szaporítási fázisban levegőztetés, erjesztési fázisban

anaerobiózis) - A sörlé erjeszthető szénhidrát tartalma: glükóz, maltóz, maltotrióz erjeszthető,

maltotetraóz és magasabb maltodextrinek nem (ezek a sör „testességét” adják) - A sörlé nitrogén tartalma: megfelelő malátázási és cefrézési eljárással biztosítható az

élesztő igénye - Intracelluláris tartalék szénhidrátok (glikogén, trehalóz) megfelelő szintje

Az egyes sörélesztő törzsek, valamint a fertőző „idegen élesztők” megkülönböztetésére az alábbi vizsgálatokat alkalmazzák a technológiai folyamat során:

Mikrobiológiai vizsgálatok 1. Cukrok és egyéb szénhidrátok (glükóz, szacharóz, maltóz, galaktóz, maltotrióz, melibióz, raffinóz, trehalóz, dextrin) erjesztése 2. Telepmorfológia 3. Különböző antibiotikum (nisztatin, cikloheximid) koncentrációk gátló hatásának meghatározása.

Erjesztési vizsgálatok (laboratóriumi léptékben) 1. Fermentációs ráta vizsgálata 2. A sörlé teljes kierjesztésének %-os határértéke 3. Nitrogénforrás felvételének hatékonysága 4. Habképző képesség 5. Flokkulációs képesség 5. Élesztőhozam 6. Erjedési aromák termelése, a kiérlelt sör zamata

20

7. A kész sör pH-ja 6.3.1.2. Sörélesztők genetikai javítása A sörerjesztés különleges ökológiai körülményei miatt a jelenleg használt törzsek távol állnak az optimálistól, ezért folyamatos igény jelentkezik a sörélesztő törzsek genetikai úton történő javítására (nemesítésére). A sörgyártási technológia fejlesztése (pl. szénhidrát tartalmú segédanyagok alkalmazása), valamint új termékek előállítása ugyancsak megkövetelné új, nemesített törzsek előállítását. Erre mutat be néhány példát a 6.11. táblázat. A törzsek speciális genomszerkezete, ivaros folyamataik hiányossága azonban nehézzé teszik a mutációval és rekombinációval (természetes hibridizációval, protoplaszt fúzióval) történő törzsjavítást. Ennek ellenére sikerült néhány olyan törzset kifejleszteni, amelyeknél egyes erjesztési tulajdonságok megjavultak (pl. maltóz felvétel glükóz derepresszáltsága, dextrin erjesztési képesség a glükoamiláz gén bevitele következtében, flokkulációs képesség javítása, aromaképzés javítása, killer tulajdonság bevitele). Jóval több lehetőséget kínál a rekombináns DNS technika (génsebészet) alkalmazása, mivel ebben az esetben célzottan lehet egy-egy tulajdonság génjét módosítani, valamint teljesen új tulajdonság (pl. enzimtermelő képesség) kialakítására is mód nyílik. Ezzel a módszerrel számos nemesített törzset állítottak elő. Néhány példa ipari technológiában is alkalmazható genetikailag módosított törzsre:

1. Maltodextrin erjesztő képesség megszerzése élesztőgombák vagy A. niger glükoamiláz (STA) génjeinek klónozásával. Az ilyen törzsekkel kis szénhidrát tartalmú sör állítható elő.

2. A sörlében lévő, szűrési nehézséget és zavarosságot okozó árpahéj eredetű β-glükán lebontása gombából, baktériumból vagy árpából származó β-glükanáz gén transzformálásával.

3. A sörlé erjeszthető nitrogén tartalmának növelése és a sör zavarosságának csökkentése élesztő eredetű proteáz gén klónozásával sörélesztőben.

4. Maltóz hasznosítási képesség javítása maltóz-permeáz gén (MAL61) transzformálásával

5. Káros kéntartalmú metabolitok (pl. kénhidrogén) termelésének csökkentése cisztation-szintáz gén klónozásával.

6. Ászokolási idő csökkentése egyrészt a diacetil termelés csökkentésével (a valin és az izoleucin bioszintézis utakban az enzimaktivitás változtatásával a diacetil termelés csökkenthető, pl. az ILV5 gén klónozásával); vagy másrészt a diacetil lebontásának gyorsításával (α-acetolaktát-dekarboxiláz gén klónozása baktériumból sörélesztőbe).

7. Flokkuláció idejének szabályozása: élesztő eredetű FLO1 gén klónozásával a flokkuláció az erjesztés végén indul meg.

8. Sör illatanyagok stabilizálása a SO2 termelés növelésével: sörélesztő szulfit-reduktáz génjének (MET10) kiütésével a SO2 termelés megnő.

A géntechnológiával módosított (GM) törzsek ipari alkalmazásának azonban egyelőre számos korlátja van, amelyek miatt nem várható, hogy ilyen törzsekkel erjesztett sörök a közeljövőben forgalomba kerülnek. Legfőbb okokként említhető az egyes országok, illetve az Európai Unió szigorú szabályozása a GM termékek előállítását és alkalmazását illetően, a szabadalmi védelem nehézségei, és nem utolsósorban a fogyasztók ellenérzései a GM termékek iránt. Rekombináns DNS technikával előállított klónozott enzimeket (heterológ fehérjét), mint pl. β-glükanázt, glükoamilázt, pullulanázt, α-acetolaktát-dekarboxilázt alkalmaznak egyes zárt fermentációs technológiai folyamatokban, bár lehet, hogy az EU szabályozás változásának következtében ezek is GM termékeknek minősülnek majd a jövőben.

21

6.3.1.3. A sörgyártás mikrobiológiai problémái A jó minőségű termék előállítása érdekében fontos szempont a megfelelő mikrobiológiai minőségű alapanyagok felhasználása. Előírás, hogy csak ivóvíz minőségű vizet szabad a technológiában felhasználni, ezért a sörgyárak általában saját vízkezelővel rendelkeznek. A mikrobiológiai biztonság kérdése az árpánál vetődik fel, amely a nem megfelelő tárolás következtében mikotoxinnal (elsősorban ochratoxinnal) lehet szennyezett. A beoltáshoz használt sörélesztő fiziológiai és a mikrobiológiai ellenőrzésen esik át (mikroszkópos morfológia, holt sejtek aránya, szaporodási és erjesztőképesség, tartalékanyagok szintje, flokkulációs képesség). A mikrobiológiai vizsgálat elsősorban a tejsavbaktériumokra és az idegen élesztőkre terjed ki. Utóbbiak közül különösen veszélyes a S. cerevisiae biovar. diastaticus, mivel glükoamiláz termelése miatt a sörélesztő számára nem erjeszthető dextrineket alkoholosan erjeszti. A kész sör mikrobiológiai szempontból biztonságosnak tekinthető, mivel alkoholtartalma (3,5-5%), kis pH-ja (4,1-4,2), nagy széndioxid tartalma és a komlóból származó mikrobagátló anyagai miatt a patogén baktériumok elpusztulnak. A romlást okozó mikrobák közül elsősorban a tejsavbaktériumok és az élesztőgombák jelentik a problémát, akár az erjesztés során szaporodnak el, akár pedig a késztermékben maradnak meg, vagy azt utólag fertőzik meg. A romlásnak négy típusát különböztetik meg: nyúlósodás, szarcinás betegség, savanyodás és zavarosodás. Az első hármat baktériumok okozzák. A nyúlósodásért elsősorban a Pc. damnosus és a Gluconobacter oxydans felelős, olykor más ecetsav-és tejsavbaktériumok. A szarcinás sörbetegséget a mézre emlékeztető jellegzetes szag jelzi, okozója a Pc. damnosus. A savanyodás oka az Acetobacter fajok ecetsav termelése. A zavarosodás olyan mikroorganizmusok elszaporodását jelzi, amelyek a sör pH-ján jól erjesztik a maradék szénhidrátokat. Leginkább élesztők felelősek ezért; maga a sörélesztő is okozhat romlást, de számos egyéb Saccharomyces és más erjesztő élesztőgomba (Torulaspora, Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Dekkera, Pichia) is gyakran izolálható. A baktériumok közül a Zymomonas mobilis okoz gyakran zavarosodást, de bélbaktériumok (pl. Obesumbacterium proteus) is képesek elszaporodni. A zavarosodás mellett kellemetlen íz- és illatanyagok termelése jelzi a problémát. 6.3.2. A borkészítés technológiája A borerjesztés bölcsője a mediterrán övezet, és a sörkészítéshez hasonlóan itt is az emberi kultúra kezdetéig visszavezethető. Az ókorban a görögök, majd a rómaiak már mesteri szintre emelték a borászati technológiát. A mai Magyarország területére, Pannoniába is a rómaiak hozták be a szőlőt. A borászat ipari szintű szabályozottságát tekintve messze elmarad a sörgyártási technológiától, aminek magyarázata az erjesztéshez használt alapanyag, a must készítésében és tulajdonságaiban keresendő. A must erjesztésében és a bor minőségében nagy szerepet játszik az alapanyagok (elsősorban a szőlő) minősége, az éghajlat, az időjárás és az alkalmazott technológia. A világ nagyrészén még mindig a spontán erjesztést részesítik előnyben, a startertenyészetek (ún. fajélesztők) alkalmazása csak a fejlett borászati technológiát művelő országokra jellemző. Magas szinten szabályozott fermentációs technológiával elsősorban Kaliforniában, Ausztráliában és a Dél-Afrikai Köztársaságban találkozhatunk, ahol zárt fermentorokban, szabályozott körülmények között történik az erjesztés és az érlelés. Míg a hagyományos borászati technológiával készült borokra a sokszínűség, a fajtajelleg dominanciája és sok esetben a változó minőség jellemző, addig a zárt fermentorban erjesztett borok választéka szegényebb, de a borok frissebb zamatúak és

22

minőségük is állandóbb. A nagyüzemi borászati technológiák fejlődése az utóbbi irány felé mutat, de igyekeznek a borok sokszínűségét, fajtaválasztékát is megőrizni. A bor alapanyaga a szőlő, de készülhet más gyümölcsből is, ekkor azonban a technológia és főként a termék jellege lényegesen eltérő. A továbbiakban csak a szőlőbor erjesztésével, elsősorban annak mikrobiológiai vonatkozásaival foglalkozunk. A szőlő kémiai összetétele számos tényezőtől függ. Elsősorban a fajtajelleg határozza meg, de lényegesen befolyásolja a talaj összetétele, a klimatikus viszonyok, az alkalmazott termesztési technológia és az aktuális időjárás. Ettől függően eltérhet a cukortartalma, a szerves savak és nitrogén tartalmú vegyületek skálája és koncentrációja, az ásványi anyag tartalom és az egyéb vegyületek mennyisége. A szőlőmust cukortartalma a szüretelés időszakában átlagosan 150-300 g/l, amelynek kb. fele glükóz, fele fruktóz, csak elenyésző mennyiségben tartalmaz szacharózt. Nitrogén tartalma ammóniában kifejezve 100 és 1000 mg/l között változik, ami lényeges limitáló tényező lehet az élesztő 500 mg/liter ammónia-nitrogén igényét tekintve. A must a legtöbb aminosavban gazdag, nukleotid bázisokban viszont szegény. Foszfortartalma a nitrogéntartalomhoz hasonlóan változó, és ez is limitáló tényezője lehet az élesztő erjesztési aktivitásának. Mikroelem-tartalma általában kielégíti az élesztő igényét. A legtöbb ország bortörvénye megengedi, hogy nitrogénforrásban szegény must esetében diammónium-foszfátot adagoljanak, amely egyben foszfor-forrásként is szolgál. A leszüretelt szőlőt darálják, zúzzák, a további műveletek azonban attól függenek, hogy vörösbort vagy fehérbort, illetve rozé bort készítenek-e (6.7. ábra). Vörösbor esetében a megdarált szőlőt néhány napig a mustban hagyják, ezáltal a héjból kioldódnak a kékszőlő színanyagai (antocián vegyületek), a fenolos vegyületek és a csersav. Ennek elősegítésére keverik (macerálják), esetleg kissé felmelegítik a mustot. A folyamatban nagy szerepük van a szőlőből kiszabadult hidrolitikus enzimeknek is. A szőlőből és a feldolgozó üzemből a mustba került élesztőgombák már ekkor megkezdik az erjesztést, ha pedig starter élesztőtörzset alkalmaznak, akkor azt ebben a fázisban adagolják. Pár nap elteltével az erjedő mustot kipréselik, elválasztják a törkölytől, majd hagyják tovább erjedni. Rozé bor esetében a kékszőlőt a zúzás után préselik, hasonlóan, mint fehérborok esetében. Ezeknél a fajélesztős beoltás vagy a spontán erjesztés csak ezt követően történik. Mindkét esetben adagolnak kisebb-nagyobb mennyiségben szulfitot (általában kálium-metabiszulfit formájában), amely gátolja az ecetsavbaktériumokat és a penészgombákat, valamint a bor minőségét károsan befolyásoló élesztőgombák (elsősorban a nem-Saccharomyces fajok) szaporodását. A technológiától függően az erjesztést állandó hőmérsékletű pincékben, hordókban vagy zárt fémtartályokban végzik. A fehérbort kisebb hőmérsékleten hosszabb ideig (10-18 oC-on 10-14 napig), a vörösbort nagyobb hőmérsékleten rövidebb ideig (20-30 oC-on 5-7 napig) erjesztik. 6.3.2.1. A borerjesztéstben résztvevő élesztőgombák A spontán alkoholos erjesztést a szőlőről, a talajból, a műveletekhez használt eszközökről, a feldolgozó üzem berendezéseiről a mustba kerülő élesztőgombák indítják el. Az érett szőlőszemeken erjesztésre nem képes (csak aerob légzést végző) élesztőfajok is viszonylag nagy számban kimutathatók (pl. Metschnikowia, Rhodotorula, Cryptococcus), ezek azonban gyorsan elpusztulnak. Az erjedés kezdetén a legnagyobb populációt a Hanseniaspora (imperfekt Kloeckera) fajok érik el, mellettük azonban jelentős számban fordulnak elő különböző Candida és Pichia fajok is. Érdekes, hogy kezdetben a must főerjedését végző Saccharomyces fajok sejtjeit csak nagyon kis mennyiségben lehet izolálni. Ezek eredete kimutatottan a feldolgozást végző üzemi berendezések és a szüreti időszakban gyakori muslicák. Innét kerülnek az erjedő mustba, ahol gyorsan átveszik a vezető szerepet.

23

Az erjedés kezdetén a mustban található sokféle élesztőgomba fajhoz képest az etanol tartalom növekedésével a fajok diverzitása és populációja gyorsan csökken. A fő szelekciós tényező a fajok/törzsek etanol tűrése. Általánosságban az etanol tartalom növekedésével a következő faji változások mutathatók ki:

1-2% etanol tartalomig: Candida és Pichia fajok (pl. C. stellata, Pi. anomala Pi. membranifaciens) 5-6% etanol tartalomig: Hanseniaspora (anam. Kloeckera) fajok (pl. Hp. uvarum (am. Kl. apiculata) 9% etanol tartalomig: Brettanomyces fajok 12-16% etanol tartalomig: Saccharomyces fajok

A nem-Saccharomyces fajok íz- és aromaanyag termelése nagyon sokféle és markáns, többségük nagy mennyiségben kedvezőtlen ízhatáshoz, sőt hibás erjedéshez, borbetegséghez vezet. Ezért fontos, hogy a főerjedés gyorsan beinduljon és 2-3 nap alatt elérje a 6-8% etanol tartalmat. Ez egyértelműen a Saccharomyces fajok elszaporodásával és gyors erjesztésével érhető el. Mivel azonban az erjedés elején a mustban nagyon kevés a Saccharomyces élesztő, ezért minden olyan körülmény, amely nem kedvez elszaporodásuknak, lényegesen hátráltatja a főerjedés beindulását (pl. kis hőmérséklet, nagy sav- és cukortartalom, gombaellenes növényvédőszer maradványok, nem-Saccharomyces fajok által termelt gátlóanyagok, stb.). Ezért a biztonságos erjesztéshez elengedhetetlen a S. cerevisiae és S. bayanus fajélesztők, mint indító tenyészetek alkalmazása. Ma már a kereskedelemben korlátlanul állnak rendelkezésre a fiziológiai, technológiai és genetikai szempontból jól jellemzett, tartósított (általában szárított) borélesztő törzsek, amelyek segítségével az ún. irányított erjesztést végzik. A fajélesztők a világ különböző borvidékeiről izolált, kedvező technológiai tulajdonságú S. cerevisiae és S. bayanus törzsek, amelyekre általánosságban az alábbi tulajdonságok jellemzők:

- Cukortűrés (ozmotolerancia) - Alkoholtűrés (etanol tolerancia) - SO2 tűrés

- Savtűrés - erős erjesztőképesség - stabil és kedvező erjedési aroma termelés (illósavak, észterek, terpének, glicerin,

borostyánkősav, stb). - csökkent kéntartalmú aroma termelés (pl. H2S, merkaptánok) - csökkent acetaldehid termelés - csökkent urea termelés, amelyből toxikus etil-karbamát keletkezik

- killer tulajdonság (zimocin termelés) Mivel a bortermelés különböző éghajlati és termőhelyi adottságok között és eltérő technológiákkal folyik, ezért az általánosan elvárt kedvező tulajdonságok mellett fontosak lehetnek a törzsek egyedi tulajdonságai is. Ilyen például a hidegtűrő képesség, a csomósodási (flokkulációs) képesség, vagy éppen ellenkezőleg a flokkuláció hiánya (ún. porosodó, nem-flokkulens törzsek). Sokszor megkülönböztetik a vörösborok és a fehérborok erjesztéséhez javasolt törzseket. A startertenyészetet általában először kisebb mennyiségű musthoz keverve aktiválják („szoktatják”), majd hozzáadják az összezúzott szőlőhöz (vörösborok esetében), illetve a kipréselt musthoz (rozé és fehérborok, de sokszor vörösborok esetében is). A fajélesztő azonban nem teljesen szorítja ki a must saját élesztőbiotáját, a Hanseniaspora törzsek általában jól bírják a versenyt. Ugyancsak versenyeznek a starter fajélesztővel a must saját Saccharomyces törzsei, előfordul az is, hogy az erjedés során túlnövik őket és a kierjedt borban már nem mutatható ki a starter törzs. Egyértelmű azonban, hogy az erjedés elején nagy sejtkoncentrációban adagolt fajélesztő törzs jó ütemben, gyorsan megnöveli az etanol

24

koncentrációt, ami kedvező hatással lehet az adott borvidéken endemikus, ahhoz jobban alkalmazkodott borélesztő törzsek elszaporodásához és túléléséhez. Ez részben magyarázat lehet arra, hogy azonos starter tenyészetek alkalmazásával, azonos szőlőfajtából készült borok is jellegzetesen eltérhetnek egymástól. Nem egységes a borászati szakemberek véleménye arra vonatkozóan, hogy szükséges-e a nem-Saccharomyces élesztőfajokat rövid ideig életben hagyni az erjedés kezdetén. Míg korábban egyértelműen a nem-Saccharomyces élesztőfajok mielőbbi visszaszorítására törekedtek, ma kezd elterjedni az a nézet, hogy ezek anyagcsere aktivitása is szükséges az egyedi zamatú borok készítéséhez, ezért a mikrobiológusok kevert, de stabil starter törzsek kifejlesztésén munkálkodnak. A főerjedés végére a must cukortartalma általában teljes mértékben etanollá és széndioxiddá alakul, csak az igen nagy cukortartalmú boroknál áll meg az erjedés a törzsek alkohol toleranciájának határánál és marad a borban néhány % cukor. Az etanoltartalom a must cukortartalmától függően 10-15% közötti, a széndioxid azonban eltávozik. A teljes kierjedés szükséges a mikrobiológiai stabilitáshoz; az édes borokat sterilre szűréssel vagy kálium-szorbát adagolással stabilizálják. Az etanol mellett jelentős mennyiségben keletkeznek egyéb primer és szekunder anyagcsere termékek, amelyek fontosak a borok íz- és illatkarakterének kialakításában. Ilyenek a glicerin, a borostyánkősav és egyéb szerves savak, az észterek, aldehidek, ketonok, magasabbrendű alkoholok, kéntartalmú szerves vegyületek, amelyeknek nemcsak fajtái, hanem mennyiségi arányai is fontosak a harmonikus íz- és illatkarekter kialakításában. Az erjedés lezajlása után a bort lefejtik a kiülepedett élesztőről, a kicsapódott anyagokból és a szőlőmaradványokból álló seprőről, és tovább érlelik. Ebben a folyamatban a mikrobás anyagcserének már elenyésző szerepe van. Két eltérő technológiát alkalmaznak az érlelésben: az egyik a hagyományos tölgyfahordós érlelés, amelynek során a bor a hordó pórusain keresztül érintkezik a levegővel, ezért oxidatív kémiai folyamatok határozzák meg a bor aromajellegét. A másik technológia a reduktív érlelés, amelyet acéltartályokban, levegőtől elzártan valósítanak meg. Ezért a bor aroma vegyületei nem oxidálódnak, hanem megőrzik friss, a szőlőre emlékeztető jellegüket, ún. gyümölcsaromájúak lesznek. Vörösboroknál és a hidegebb vidékeken készült boroknál az erjedés végén biológiai almasavbontás megy végbe spontán mikrobiológiai folyamatként. Az ún. malo-laktátos anyagcsere folyamat során a tejsavbaktériumok az L-almasavat tejsavvá és széndioxiddá alakítják át. Ebben kulcsszerepe az Oenococcus oenos (régi nevén Ln. oenos) tejsavbaktériumnak van, amely jól szaporodik a bor pH-ján (3,5-3,8 között) és elvisel 10% etanoltartalmat is. Kénessav-tűrése azonban gyengébb, mint a borélesztőé, továbbá speciális növekedési faktorokat is igényel, ezért nem minden bornál megy végbe a malo-laktátos erjedés. Ma már ebből a fajból is rendelkezésre állnak jó technológiai tulajdonságú kereskedelmi színtenyészetek. A folyamat borászati jelentősége abban rejlik, hogy mérsékeli az almasav erős savhatását, ami 5 g/l feletti koncentrációban erősen savas jelleget kölcsönöz a bornak. Az almasav a szőlőből kerül a mustba, főként a nem kellően érett szőlő almasav tartalma magas. A borélesztők nem vagy csak nagyon csekély mértékben képesek lebontani, ezért nagy része benne marad a borban. A tejsav, mint gyenge sav kevésbé kellemetlen, sőt egyes (elsősorban a francia) vörösborok jellegéhez hozzá is tartozik. A borban a másik uralkodó sav a borkősav, az erjedés során ez sem metabolizálódik. A kész borban kikristályosodhat, ezért bizonyos koncentráció feletti mennyiségben nem kívánatos. A borkősavat a Lb. plantarum egyes törzsei tejsavvá, ecetsavvá és széndioxiddá bontják. 6.3.2.2. Borélesztők nemesítése A bor erjesztésben kulcsszerepet játszó Saccharomyces sensu stricto törzsek genetikailag sokfélék, ami a fiziológiai és technológiai tulajdonságokon kívül a ivaros életciklusukban is

25

jelentkezik. A sörélesztőkhöz képest jóval könnyebben keresztezhetők ivarosan, ami megkönnyíti a törzsjavítást, de ez a tulajdonságuk jelentősen hozzájárult a borászati szempontból fontos Saccharomyces fajoknál a fajon belüli biodiverzitás kialakulásához. A klasszikus törzsnemesítési módszerek (mutáció, ivaros hibridizáció, protoplaszt fúzió) jól alkalmazhatók új törzsek előállítására, célzott genetikai beavatkozás vagy új tulajdonságot kódoló gén bevitele azonban csak a génsebészet alkalmazásával lehetséges. A genetikailag módosított borélesztők alkalmazásának ezesetben is határt szabnak a szigorú törvényi előírások, de leginkább a fogyasztók ellenérzései, ezért a borászati üzemekben egyenlőre nem alkalmaznak genetikailag módosított borélesztőket. A törzsjavítás célpontjai borélesztőknél: 1. Erjesztési tulajdonságok javítása

- Stresszhatásoknak (szárítás, szulfit, hidegstressz, ) való ellenállás: glicerin, trehalóz akkumuláció javítása a génexpresszió növelésével

- Cukorhasznosítás javítása: hexóz transzport és hexokináz aktiivtás növelése - Etanol tolerancia növelése: szterol szintézis, membrán ATP-áz aktivitás növelése - Habzás csökkentése: sejtfelületi fehérjék módosítása

2. Technológiai tulajdonságok javítása - Fehérje eredetű zavarosság csökkentése: proteáz aktivitás növelése - Poliszacharid eredetű zavarosság csökkentése: glukanáz, pektináz, xilanáz gének

klónozása - Sejtek ülepedésének és flokkulációjának szabályozása: flocculin fehérjék

szabályozásán keresztül 3. Bor egészségre ártalmas komponenseinek csökkentése, egészségvédő hatású anyagainak

növelése - Rezveratrol tartalom növelése: Sztilbén szintézis és β-glükanáz aktivitás növelése - Etilkarbamát termelés csökkentése: aminosav metabolizmus módosítása, urea termelés

csökkentése - Biogén amin termelés csökkentése: bakteriolitikus anyag (pl. lizozim), bakteriocinek

termelése - Alkohol termelés csökkentése: glicerin metabolizmus, glükóz oxidáció módosítása

4. Bor érzékszervi tulajdonságainak javítása - Szőlő terpén vegyületeinek felszabadítása: glükozidáz, glükanáz, arabinofuranozidáz

aktivitás növelése - Pozitív hatású illó észterek termelésének növelése: észteráz, alkohol-acetil-transzferáz

aktivitás növelése - Glicerin termelés növelése: glicerin metabolizmus módosítása - Biológiai almasavbontás: maloetanolos és malolaktátos fermentációs képesség

megszerzése - Illékony tiol vegyületek felszabadítása: liáz enzimek klónozása

6.3.2.3. Borbetegségek, borhibák A bornak számos olyan minőségi rendellenessége van, amelyek mögött mikrobiológiai folyamatok húzódnak meg. Ezeket borbetegségeknek hívják és általában erjesztési rendellenességekre vagy hibás borkezelésre vezethetők vissza. A borbetegség jelentkezhet kellemetlen aromák megjelenésében, zavarosodásban, de kifejezett romlás is előfordulhat. A leggyakoribb borbetegségek: - Virágosodás: „virágélesztők” okozzák – Candida, Pichia fajok. Leggyakoribb a C. valida (teleomorf Pi. membranifaciens). Az etanolt, glicerint acetaldehiddé ecetsavvá oxidálják. --

26

Zavarosodás, ízhibák: Dekkera fajok, Zyg. bailii. A Z. bailii különösen ellenálló a borban érvényesülő stresszhatásokkal szemben, ezért palackozott borban is képes elszaporodni. - Ecetesedés: ecetsav baktériumok okozzák, mint az Acetobacter aceti, amelyek az etanolt ecetsavvá oxidálják - Egér íz: Brettanomyces fajok okozzák - Tejsavas romlás: “savanyúkáposzta szag“, nyúlósodás – tejsavbaktériumok okozzák - Barnatörés: penészek által termelt enzimek okozzák - Iz- és szaghibák – dohosság, vegyszeríz, fémíz. A borhibákat nem mikroorganizmusok okozzák, hanem valamilyen kémiai folyamat megy végbe. Ilyen például a fémes törés, amit a Fe3+ felszaporodása vált ki. A bor mikrobiológiai szempontból biztonságos termék, nagy alkoholtartalma és kis pH-ja miatt valamennyi patogén baktérium elpusztul benne. A tejsavbaktériumok elszaporodása azonban - különösen vörösboroknál - biogén aminok termeléséhez vezethet, ami az arra érzékenyeknél problémát okozhat (lásd a 6.2.6. fejezetben). 6.3.2.4. Másodlagosan erjesztett borkülönlegességek Mint már említettük, a kierjedt bor mikrobiológiailag stabil, azaz a borélesztők nem képesek benne tovább szaporodni vagy erjeszteni. Azonban ha cukortartalmát megnövelik, a kiemelkedően jó alkoholtűrő élesztők tovább erjesztik azt. Igy készül a pezsgő és a tokaji aszú. Ugyancsak tovább szaporodnak a borban egyes borélesztők oxidatív körülmények között, ugyanis az etanol és a glicerin a legtöbb élesztő számára aerob úton jól hasznosítható szénforrás. Olyan körülmények között, amikor az ecetsavbaktériumok nem képesek elszaporodni a bor felületén, egyes erősen alkoholtűrő S. cerevisiae törzsek a felszínen hártyát képezve és az etanolt acetaldehiddé oxidálva jellegzetes bor aromát alakítanak ki. Ilyen borkülönlegesség a sherry, de a tokaji száraz szamorodni érlelésében is jelentős szerepe van az élesztőhártya kialakulásának. A pezsgőt kierjedt könnyű száraz borból készítik, amelyhez szacharózt adnak és pezsgőélesztővel oltják be, majd 10-12 oC-on tovább erjesztik. A pezsgő készítéshez használt élesztőtörzsek is a S. cerevisiae vagy a S. bayanus fajokhoz tartoznak, azonban a jó borélesztőktől elvárt tulajdonságok mellett még különösen nagy alkoholtűrő és hidegtűrő képességük van, valamint az erjedés végén flokkulálnak. Az erjedés alatt a palackban vagy tankban megnő a nyomás, ezt is jól elviselik. Az erjedés befejeztével a stacioner fázisban autolizálnak, a keletkező vegyületek is lényegesen hozzájárulnak a pezsgő aromájához. A tokaji aszú az ún. botritiszes borok családjába tartozik, mivel az aszúsodást a szőlő felületén elszaporodó nemespenész, a Botrytis cinerea végzi el. Az aszúsodás során a szőlő cukortartalmának egy részét a nemespenész szerves savakká és glicerinné alakítja, miközben a szőlőbogyó héjának sérülése következtében a víz egyrésze elpárolog. Az aszúszemeket szétválogatják az ép szőlőszemektől, és a kierjedt borhoz adják meghatározott puttonyszámban. Az aszúszemeket így borral extrahálva kapják a nyers aszúbort, amelyet spontán módon erjesztenek tovább. Az erjesztés nagyon lassan indul meg és a főerjedés is több hónapig tart, azonban az erjedés sohasem áll le teljesen a hordóban a több (legalább három) éves érlelés alatt. A folyamat stabilizálása és az állandó jó minőség biztosítása érdekében folyamatban van a starter kultúrás erjesztés kidolgozása is. 6.3.3. Egyéb, nem szőlőből készült alkoholosan erjesztett italok Cider (amelyet leginkább alma murcinak nevezhetünk), az angolszász országokban népszerű, spontán erjesztéssel készült, kis alkoholtartalmú ital. Technológiája viszonylag egyszerű: az almát mossák és péppé darálják, majd kipréselik a levét. A levet szűrik és tartályokba fejtik,

27

majd szobahőmérsékleten 12-36 óráig vagy 5 oC alatti hőmérsékleten néhány napig ülepítik. Az így kapott átlátszó, néhány % alkoholt és acetaldehidet tartalmazó ital a cider, amelyet pasztőröznek vagy nátrium-szorbáttal tartósítanak, illetve hűtve vagy fagyasztva tárolnak. A szobahőn tartott cider nagyon gyorsan megecetesedik az ecetsav baktériumok hatására. A fő etanolosan erjesztő Saccharomyces fajok mellett számos etanolosan erjesztő baktériumot is izoláltak ciderből (Zymomonas spp., Saccharobacter fermentatus), de a tejsavbaktériumok is közreműködnek az erjesztésben. Pálmabor: a trópusi országokban kókusztejből készült erjesztett ital, amelynek erjesztésében az élesztőgombák mellett kezdetben bélbaktériumok, később pedig tejsavbaktériumok is résztvesznek. Saké (rizsbor): a japánok alkoholosan erjesztett nemzeti itala. A rizst először gőzöléssel megfőzik, majd A. oryzae penészgombával beoltják, amelynek amilázai hidrolizálják a keményítőt. Az így nyert elcukrosított masszát (a kojit) vízzel hígítják és beoltják az előzőleg felszaporított mikroba tenyészettel, amelyben tejsavbaktériumok (Ln. mesenteroides, Lb. sake), nem-Saccharomyces élesztőgombák (C. guillermondii, Pi. anomala) és a saké élesztő (S. cerevisiae) található. A saké élesztő különösen alkoholtűrő, 15-20% etanoltartalomig erjeszt. Az erjesztés lassú, több mint egy hónapig tart. A friss sakét szűrik, majd pasztőrözik, háziasítják és palackozzák. 6.3.4. Desztillált szeszes italok Különböző szénhidrát-tartalmú alapanyagokból, gabonából, gyümölcsökből, cukornádból, kukoricából az alkoholos erjesztést követően desztillálással előállított, nagy (30-50%) alkoholtartalmú italok. Whisky: a skót whiskyk közül (6.8. táblázat) a maláta whisky tulajdonképpen sörpárlat, azonban a sörlét nem forralják és nem komlózzák. A kevert whisky esetében búzát is használnak alapanyagként. A desztillálás után a whiskyt több évig tölgyfahordóban érlelik. Rum: a Karib-tengeri országok tradicionális itala, amelynek alapanyaga cukornád. Ennek szacharóz tartalmát (szirup vagy melasz) erjesztik alkoholosan, majd desztillálják. A legtöbb országban nem érlelik. Borpárlatok: szőlőborból desztillálással készül a konyak és a brandy, amelyek jellegét és értékét az alapboron kívül az érlelés határozza meg. Pálinkák: gyümölcsfélék alkoholos erjesztését követő desztillálással készül. Vodka: alapanyaga nagyon változatos, a gabonaféléken kívül burgonyából és melaszból is készítik. Az elcukrosított keményítőt vagy a melaszt alkoholosan erjesztik, majd desztillálják. A hagyományos eljárás szerint faszénen szűrik át, amely megköti a kellemetlen aroma anyagokat. Tequila: mexikói ital, amelyet az agavé kaktusz terméséből erjesztett bor (pulque) lepárlásával nyernek. A bor erjesztésében az élesztőkön kívül részt vesznek tejsavbaktériumok is. 6.3.5. Szeszgyártás (etanol gyártás) Az etanolt az italtechnológia és az élelmiszeripar nagy mennyiségben használja fel, emellett nagy a vegyipar etanol igénye is. A szeszipar a desztillált italok előállításának technológiai alapjaira épült, a XX. század elejétől kezdve azonban igazi nagyiparrá fejlődött. Az etanolos erjesztés szabályozott nagy fermentorokban történik, amit üzemi lepárlás követ. Alapanyagai cukortartalmú mezőgazdasági termékek vagy melléktermékek (répacukor, cukorrépa melasz, nádcukor melasz), vagy elhidrolizált gabona- és kukoricakeményítő.

28

Az étkezési etanolt Európában a legnagyobb mennyiségben cukorrépa melaszból állítják elő, amelyet megfelelően kezelnek, hígítanak, nitrogén- és foszforforrással egészítenek ki, majd szeszélesztővel beoltják. Gyakran használnak pékélesztőt is az erjesztéshez, főként a folytonos fermentációs eljárásokban, ahol az alkohol koncentráció nem emelkedik 8% fölé. A szeszélesztők nagy alkohol toleranciájú S. cerevisiae törzsek. A kukoricából kiinduló szeszgyártás esetén a kukoricakeményítőt baktérium (B. subtilis, B. amyloliquefaciens) eredetű α-amilázzal elfolyósítják, majd penészgomba (A. niger) eredetű glükoamilázzal elcukrosítják. Az így kapott cukorszirupot megfelelően higítva és egyéb tápanyag forrásokkal kiegészítve szeszélesztővel beoltják és kierjesztik. A 7-11% alkohol tartalmú cefrét lepárolják és finomítják, így 96%-os finomszeszt állítanak elő. Gyakran használják fel likőrök készítéséhez is. 6.3.6. Borecet készítés A kierjedt bor levegővel érintkező felületén az ecetsav-baktériumok az etanolt ecetsavvá oxidálva a bor ecetesedését okozzák, ami a boroknál romlási jelenség. Ez a folyamat azonban alapjául szolgál egy ősi aerob fermentációs eljárásnak, a szőlő- vagy egyéb gyümölcsborból történő borecet előállításnak. A borecetet általában kisvállalatokban vagy házilag állítják elő, melynek a legrégebbi (legegyszerűbb) technológiája a franciaországi Orleans körzetében honosodott meg, még az ecetsavbaktériumok felfedezése előtt. Még jelenleg is használják ezt az orleansi vagy francia eljárásként meghonosodott technológiát. Ennek lényege, hogy fakád aljára bortörkölyt tesznek, amelyre kevés borecetet öntenek, majd a kádat részben feltöltik borral és állni hagyják. A bor felszínén az ecetsav-baktériumok összefüggő hártyát alakítanak ki, amelyet mikodermának hívnak. Ez idővel a kád fenekére süllyed és a borüledékkel, seprővel együtt egy nyálkás tömeget képezve az ún. ecetágyat adja. 20-25 oC közötti hőmérsékleten a bor alkohol tartalma néhány hét alatt alatt ecetté alakul, amelynek aromája lényegesen függ az alapbortól. Az ecetsavas (aerob) erjesztést főként az Acetobacter aceti végzi. A folyamat lassú, mivel csak a felszínhez közel áll rendelkezésre elegendő oxigén az ecetsavbaktériumok szaporodásához. Az ecetággyal új kádakat beoltva meggyorsíthatják a folyamatot. A jó borecetet hosszabb ideig, akár 1-2 évig is érlelik. Az étkezési ecet ipari előállítása az ecetsav-baktériumok faforgácson történő immobilizálásával történik. Ennek egy régebbi változatát még ma is használják egyes helyeken. Ennél egy tartályt lazán megtöltenek bükkfaforgáccsal, ezen átáramoltatják a bort és ellenáramban levegőztetik. Az ecetsav-baktériumok a faforgács felületén vékony hártyát képezve hatékonyan végzik az etanolnak ecetsavvá történő konverzióját. Így 10% etanol tartalmú folyadék 4-5 nap alatt teljesen megecetesedik. A modern eljárásokban keveréssel levegőztetett fermentorokban történik az ecetsav előállítása, sok esetben bor helyett csak etanolos oldatot használnak nyersanyagként. 6.4. Sütőélesztő gyártás A kenyér kelesztéséhez a középkorban használt, a sörerjesztés vagy a borerjesztés melléktermékeként kapott „seprő” alkalmazását váltotta fel a XIX. század végén a sütőélesztőnek fermentorban történő szaporítása. Ebből fejlődött ki a jelenleg is használt technológia, amely a S. cerevisiae sejttömeg (biomassza) termelésének optimalizált változata. Az eddig tárgyalt, az élesztők alkoholos erjesztésén alapuló fermentációs technológiákkal szemben az élesztőgyártás biokémiai értelemben nem erjedés, hanem oxidáció, élettanilag aerob légzés, ami csak technológiai értelemben nevezhető ’fermentációnak’. Az élesztőgyártás alapanyaga a cukorrépa (ritkábban cukornád) melasz, amelyet hígítás után hőkezelnek és tisztítanak, majd a szaporodáshoz szükséges makro- és

29

mikrotápanyag forrásokkal egészítenek ki (ammónium-foszfát, biotin, mikroelemek). A baktériumos fertőzés veszélyének csökkentése céljából a pH-t 5,5-re állítják be. A S. cerevisiae sütőélesztő (pékélesztő) törzset folytonos léptéknöveléssel lombik tenyészetből oltóélesztő mennyiségre (kb. 100 literre) felszaporítják steril körülmények között, majd az erősen levegőztetett fermentorba oltják. Mivel a S. cerevisiae érzékeny a katabolit represszióra (Crabtree hatás, lásd előbb, 6.3.fejezet), ezért a melaszt hozzávezetéses (ún. fed-batch) eljárással folyamatosan adagolják. Az a cél, hogy az élesztő csak légzéssel nyerje az energiát, ne pedig erjesztéssel, mivel utóbbi esetben lényegesen romlik a sejthozam (az egységnyi szubsztrátumból keletkező sejttömeg). A légzésről az erjedésre való áttérésre (a katabolit represszióra) a légzési kvóciens (RQ = egységnyi O2 fogyasztásra eső CO2 termelés) növekedéséből, vagy pedig az etanolnak a fermentor légterében való megjelenéséből következtetnek. Ilyen esetben leállítják a melasz adagolást mindaddig, amíg az élesztő a termelt etanolt fel nem használta, és csak ezt követően indítják újra a melasz adagolást. A fermentációt úgy irányítják, hogy a szaporítás végén az élesztő 15-17% tartalék szénhidrátot (főként trehalózt) raktározzon el a sejtekben, mivel ez szükséges a jó életképesség megőrzéséhez (elsősorban az intakt mebránszerkezethez) és a présélesztő tárolási stabilitásához (4 oC-on 1 hónap). Az elszaporított élesztőt dobszűrővel szeparálják, mossák, majd préselik vagy szárítják. Fluidágyas szárítással jó életképességű, aktív szárított élesztőt állítanak elő, amely több, mint 80%-ban tartalmaz élő sejteket és hosszú ideig (akár 1 évig is) eltartható. Az instant aktív szárított élesztő közvetlenül a liszthez keverhető, nem igényel előzetesen rehidratálást. Az élesztő minőségét (kelesztőképességét) a hajtóerővel mérik, ami adott térfogatú CO2 termeléséhez szükséges idő percekben kifejezve. A sütőélesztőtől a tészta kelesztése során éppen ellentétes aktivitást várnak el, mint a szaporításnál. Az erjesztéshez jó glikolitikus aktivitás, valamint gyors és nagy aktivitású maltóz hasznosítás szükséges. A jelenleg alkalmazott termelőtörzsek olyan mutánsok, amelyeknél a maltóz erjesztés megkezdésének nincs indukciós periódusa (konstitutív mutánsok). A rekombináns DNS technika segítségével sikerült olyan javított törzseket is előállítani, amelyeknél a maltóz hasznosítás nincs glükóz represszió alatt (derepresszált törzsek), ezért a CO2 termelés megnőtt. Ugyancsak a hajtóerő növekedéséhez vezetett a maltóz-permeáz és a maltáz génekbe ún. erős promoterek beépítése. 6.4.1. Kenyérgyártás A kenyér különböző gabonafélék lisztjéből, adalékanyagok és 1-6% élesztő hozzáadásával készül. Leggyakrabban búza, rozs, kukorica és rizs lisztet használnak. A kenyértésztát először gyúrják, majd dagasztják és néhány további technológiai lépés után kelesztik, majd 220-230 oC-on megsütik. A tészta kelesztéséhez sütőélesztőt használnak, amely a tészta belsejében etanolos erjesztést végez. Az élesztő a lisztben lévő erjeszthető cukrokat (kb. 2% glükóz, fruktóz, maltóz) használja fel és az etanolon kívül széndioxidot képez. A szén-dioxid a tészta szerkezetét fellazítja, az etanol pedig javítja annak reológiai tulajdonságait, majd a sütés során eltávozik. Mikrobiológiai hátterét tekintve a kenyérgyártás technológiája nem sok változáson ment át az elmúlt időszakban, egyedül az instant aktív szárított élesztő alkalmazása hozott újdonságot. Ebben az esetben ugyanis nem szükséges az élesztőből folyadék szuszpenziót készíteni, mielőtt a liszthez keverik, hanem az élesztőport közvetlenül a liszthez adják. Présélesztő vagy szárított élesztő alkalmazásakor ugyanis az élesztőt cukros lében előerjesztik, majd ezzel összegyúrják a lisztet és később adagolják a vizet. Európa déli országaiban és az USA-ban elterjedt a savanyú kovász alkalmazása, amelyhez ma már ipari szintű technológiáknál starter tenyészeteket alkalmaznak. A starter tenyészetekben a homo- és heterofermentatív tejsavbaktériumok (Lb. brevis, Lb. sanfransisco,

30

Lb. fermentum) játsszák a fő szerepet, és a S. cerevisiae mellett számos más erjesztő élesztőfaj (S. exiguus, am. C. holmii, Issatchenkia orientalis, am. C. krusei) is megtalálható. A S. exiguus különösen jól szaporodik tejsavbaktériumok jelenlétében. Amennyiben a savanyú kovászos kenyér több mint 20% rizslisztből készül, előzetesen savanyítani kell a lisztet. Ezt vagy az előző tésztából készített kovásszal, vagy pedig a starter tenyészet megfelelő szaporításával érik el. A tejsavbaktériumok a liszt fehérjéinek proteázos bontásával biztosítják a számukra és az élesztők gyors erjesztéséhez szükséges aminosavakat. 6.5. Vegyes mikrobás erjesztési folyamatokkal készített termékek A gabona-, zöldség- és gyümölcsfélék különböző, de jórészt egyféle nyersanyagból álló erjesztett termékei, amelyeket az ún. nyugati világban ismerünk, vagy tejsavas, vagy alkoholos fermentációval készülnek. Az ún. orientális fermentációkban viszont vegyes mikrobás folyamatok mennek végbe, amiben gyakran a penészgombák játszanak meghatározó szerepet. Ezek a fermenált termékek többféle növényi anyagot és gyakran húst, halakat, rákokat, kagylókat is tartalmaznak. Bár főleg a távolkeleti országokban számítanak az alapvető élelmiszerek közé, ahol gyártásuk ipari méreteket is ölt, Afrika, Közép- és Dél-Amerika természeti népei között, házilag is nagyon sokféle és változatos, vegyes fermentált termék készül. Számuk több százra rúg, de csak kevésnek ismert a mikrobiológiai alapja és csak néhány fejlődött technológiai szintre. Az alábbiakban néhány példát mutatunk be a nálunk is ismertebb orientális vegyes fermentációk köréből. 6.5.1. Koji-alapú termékek A mikrobiológiailag legjobban ismert és szabályozott technológiával gyártott fermentált termékek, mint a szójaszósz, a miso, a tempe és több más, a koji felhasználásával készülnek. é A koji technológiát, amelynek lényege a keményítő penészgombával történő hidrolízise, a szaké készítésnél már ismertettük (6.3.3. pont). A szójaszósz készítéséhez azonban rizs helyett szójababot vagy szójabab és búzaliszt keverékét használják a koji előállításához. A gőzöléssel megfőzött alapanyagokat A. oryzae vagy A. soyae penészgombával beoltják, amelyek amilázai elhidrolizálják (elcukrosítják) a keményítőt. Ez a lépés három napig tart, melynek során nagy mennyiségű fermentálható cukor, peptidek és aminosavak szabadulnak fel. A második lépésben a kojit 18% NaCl tartalmú léhez adják és legalább 1 évig inkubálják szobahőmérsékleten. A fermentáció során tejsavbaktériumok (elsősorban a Lb. delbrueckii subsp. delbrueckii) és ozmotoleráns vagy ozmofil élesztők (Deb. hansenii, Zyg. rouxii) szaporodnak el. Az így nyert folyékony ízesítő anyag a szójaszósz, amely sok más keleti élelmiszer nélkülözhetetlen adaléka, különösen Japánban és Kínában. 6.5.2. Tempe A tempe tradicionális indonéz étel, amely szójabab alapanyagból elsősorban a Rhizopus penészgomba fajok fermentációjával készül. A friss tempe főtt szójababból szilárd fermentációval előállított, gombafonalakkal átszőtt, fehér, jó illatú termék, amelyet azonban további hőkezeléssel (főzéssel vagy olajban való sütéssel) tesznek alkalmassá fogyasztásra. Tempe típusú termékeket azonban nemcsak szójababból, hanem más pillangós babból és gabonából is előállítanak A tempe készítés első lépése a szójabab héjtalanítása, amit vízben való áztatás után manuálisan vagy gépekkel végeznek. A magot ezután gőzölik, főzik vagy autoklávozzák, ezalatt a bab íz és a keseríz is eltűnik, majd kevés ecetet vagy tejsavat hozzáadva a pH-t lecsökkentik a mikrobás romlás megakadályozása céljából. Amennyiben az első lépésben az

31

áztatás során tejsavbaktériumos erjesztés is történt, a pH 5 alá csökken és további savanyításra nincs szükség. A lehűtött alapanyagot ezután banánlevelekre vagy bambusztálcákra terítik, a felületét megszárítják, majd beoltják az előzőleg az alapanyagon gondosan elszaporított Rhizopus oltóanyaggal vagy az előző erjesztésből maradt anyaggal, amelyek a gomba konidiumaiból és kísérő mikrobiotaként baktériumokból, élesztőgombákból állnak. Az így elkészített alapanyagot becsomagolják a levelekbe, és 25-37 oC-on 20-50 óráig inkubálják. Ezalatt a gombaspórák kicsíráznak és a fermentálható szénforrás felhasználásával kifejlődő micélium átszövi az alapanyagot, egymáshoz tapasztva a szójabab szemeket és jól szeletelhető, kellemes, a friss gombára emlékeztető terméket hozva létre. A szója alapú tempe elsősorban Rhizopus. oryzae és Rhi. arrhizus, míg a gabona alapú Rhi. oligosporus fermentációval készül. A baktériumok közül a tejsavbaktériumok és az Enterobacteriaceae család tagjai dominálnak, de a B. pumilus és B. brevis is nagy sejtszámot ér el. Az élesztőgombák közül a C. lusitaniae, C. maltosa és C. intermedia gyakori. 6.5.3. Vegyes erjesztésű italok Rizsből, kölesből, cukornádból, pálma termésekből különféle alkoholtartalmú italok készülnek, amelyek erjesztésében az élesztőgombákon kívül tejsav-és ecetsavbaktériumok is résztvesznek. Ilyen termék a kombucha, a fekete tea spontán erjesztésével készített, mintegy 2000 éves múltra visszatekintő, gyengén szénsavas ital, amelynek őshazája elsősorban Kína és Oroszország, de ma már Németországban is készítik. Az erjesztésben tejsavbaktériumok és élesztőgombák vesznek részt, amelyek szobahőmérsékleten 7-10 nap alatt szerves savakban, vitaminokban, ásványi anyagokban gazdag terméket hoznak létre. Kulcsszerepe az Acetobacter xylinum ecetsavbaktériumnak van, az élesztőgombák közül pedig számos (Brettanomyces, Pichia, Saccharomyces, Zygosaccharomyces) faj részt vesz az erjesztésben. A teának egészségvédő hatást is tulajdonítanak. 6.5.4. Kávé, kakaó A kávé kávébabból erjesztéssel készülő termék, amelynek első lépése a bogyó héjának mechanikai eltávolítása, ami szabaddá teszi a nyálkával borított magot. Ezt a nyálkát a szárítás előtt el kell távolítani, ami hagyományosan mikrobás fermentációval történik. A nyálkát legnagyobbrészt pektin alkotja, ezért a pektinbontó aktivitású mikrobáknak van szerepük az enzimes hidrolízisben. Bár a különböző kávétermő területeken eltérő az erjesztő mikrobiota összetétele, bizonyítottnak tekinthető, hogy az erjesztésben mind baktériumok, mind pedig élesztőgombák részt vesznek. A baktériumok közül a pektinolitikus Erwinia dissolvens a legfontosabb, a tejsavbaktériumok pedig a Leuconostoc és Lactobacillus fajokhoz tartoznak. Az erjesztő élesztőgombák a Kluyveromyces marxianus, a S. uvarum, a S. cerevisiae és a Schizosaccharomyces fajok. A penészgombák a fermentációban nem vesznek részt, azonban a zöld kávébogyó felületérő számos Aspergillus faj (A. ochraceus, A. niger, A. glaucus) izolálható, ami magyarázatot ad a pörkölt kávéban kimutatható, esetenként az elfogadhatósági határértéket is meghaladó ochratoxin szennyezettségre. Más mikotoxin termelő Aspergillus fajok (A. flavus és A. versicolor) is gyakran kimutathatók, ritkábban pedig toxinogén Penicillum fajok (P. cyclopium, P. citrinum, P. expansum) is előfordulnak. Fontos, hogy a mikrobák anyagcsere termékei nem játszanak szerepet a kávé aromájának kialakításában. A kakaó a kakaócserje hüvely terméséből kiszabadított babból készült por, amelyet Afrika, Ázsia és Dél-Amerika egyes vidékein termesztenek. A kakaóbabot a fajtától függően 2-12 napig erjesztik, melynek során nagy mennyiségű lé keletkezik és a hőmérséklet 45-50

32

oC-ra emelkedik. Napon vagy szárítóban történő szárítás után a kakaóbabot megpörkölik, ami a végső állományt és a jellegzetes illat- és aromaanyagokat kialakítja. Az erjesztés két fázisra osztható: az elsőben a kakaóbab erősen savas (pH 3,6) húsos részéből kiszabaduló cukrot az élesztők alkoholosan erjesztik, majd a második fázisban az etanolt az ecetsav baktériumok ecetsavvá oxidálják. A spontán erjesztésekből több mint 50 különféle élesztőgomba, tejsavbaktérium és ecetsav baktérium faj izolálható, azonban legfontosabb szerepük a Saccharomyces, Lactobacillus, Acetobacter és Gluconobacter fajoknak van. Az erjesztés során a pH lényeges emelkedése figyelhető meg, amely a változó hőmérsékletnek és a mikrobák hatásának tulajdonítható. Az erjesztés első napjaiban 30 oC alatti hőmérsékleten alkoholos és tejsavas erjesztés folyik, melynek során a kezdeti pH néhány tizedet emelkedik. Ebben az élesztők citromsav felhasználásának van szerepe, amelyek az etanolos erjesztés közben különböző szerves savakat is termelnek, ezáltal degradálják a szikleveleket és a termék íz- és aromaanyagainak kialakításában is szerepet játszanak. Az első napok után a hőmérséklet 50 oC körüli értékre nő, ami visszaszorítja az élesztőket, az ecetsav baktériumok anyagcseréje azonban még rövid ideg tovább folyik. Kb. egy hét után a pH 7 feletti értékre nő és megáll minden anyagcsere folyamat, sőt a sejtek autolizálnak. Az élesztőkből kiszabaduló enzimek felelősek a csokoládé prekurzor anyagainak felszabadításáért. A végső aroma a kakaóbab pörkölése során alakul ki.

33

6.1. táblázat. A tejsavasan erjesztett élelmiszerek típusai és a jellemző mikroorganizmusok Termék Baktériumok Tejtermékek

Joghurt Kefír Kemény és félkemény sajtok Lágy sajtok Vaj

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis Lactobacillus kefir, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus Propionibacterium spp Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Brevibacterium spp Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides

Húskészítmények Leuconostoc carnosum, Leuconostoc gelidum, Carnobacterium divergens, Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus sakei

Marinált halak Lactobacillus alimentarius, Carnobacterium piscicola

Fermentált zöldségfélék Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei, Lactobacillus fermentum, Leuconostoc mesenteroides

Savanyú kovászos kenyér Lactobacillus fermentum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sanfrascincensis, Lactobacillus reuteri

Bor malolaktikus fermentációja

Oenococcus oeni

34

6.2. Erjesztett tejtermékek és az előállításukhoz alkalmazott mikroorganizmusok

Termék Starter Kísérő mikroba

Joghurt Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus

Savanyú („Acidophilus”) tej

Lactobacillus acidophilus

AB típusú probiotikus joghurt

Lactobacillus acidophilus

Bifidobacterium bifidum/ Bif. longum

ABT típusú probiotikus joghurt

Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp. thermophilus

Bifidobacterium bifidum/ Bif. longum

Kefír

Lactococcus lactis, Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus, Lb. kefiri, Lb. parakefiri, Lb. kefiranofaciens

Acetobacter sp. Kluyveromyces marxianus Saccharomyces cerevisiae Candida kefir

Vaj, tejföl

Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris

Gomolyasajt Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris Leuconostoc spp.

Emmentáli típusú (svájci) sajtok

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lb.bulgaricus Lb. helveticus

Propionibacterium shermanii Pr. freundenreichii

Rokfort-típusú (kék) sajtok

Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc spp.

Penicillium rocqueforti Pen. glaucum

Camembert/Brie sajtok Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris

Penicillium camemberti Pen. candidum Pen. caseicolum

35

6.3. táblázat. Zöldségek erjesztését befolyásoló ökológiai tényezők Ökológiai tényező Jellemző Erjesztési szubsztrátum Folyadékban oldva és szilárd Tápanyag (lé) áramlása Diffúzióval, esetenként pumpával keringetve Alapanyag erjesztő mikrobiotája Egyenletesen oszlik el a fermentációs

közegben Patogén és romlást okozó mikroorganizmusok

Valószínűleg jelen vannak (pl. Salmonella, Clostridium, Listeria, élesztőgombák, penészgombák)

Vízaktivitás 0,95-0,99 pH Savanyúkáposzta, uborka:5,9-6,5

Olívabogyó: max.: 8,5 Hőmérséklet Savanyúkáposzta, uborka: 5-20 oC

Zöldséglé: 20-25 oC Cukortartalom 25-100 g/kg Pufferkapacitás 0,15-0,90 g tejsav/100 g NaCl tartalom: Savanyúkáposzta: 0,6-2%,

Uborka: 5-10% 6.4. táblázat. Növényeken élő tejsavbaktériumok Lactobacillus spp. Leuconostoc mesenteroides

Lb. arabinosus Pediococcus spp. Lb. brevis P. acidilactici Lb. buchneri P. pentosaceus (syn.: P. cerevisiae) Lb. casei Enterococcus spp. Lb. curvatus E. fecalis Lb. fermentum E. fecalis var. liquefaciens Lb. plantarum E. faecium Lb. sake Lactococcus lactis

36

6.5. A baktérium populációk változása a savanyú káposzta erjesztése során

Aerob baktériumok Összes szám (tke/g) Idő

(nap)

pH

Redox-

potenciál Összes

(TKE/g) Anaerob

(%) Bélbak- tériumok

(%)

Tejsav- baktérium

ok

Élesztő-gombák

0 6,48 NM∗ 95,0 1,5 6,8 x 102 3,9 x 104 1 5,72 23,0 3,0 x 105 50,0 50,0 2,8 x 104 1,1 x 104 2 5,63 22,6 1,7 x 106 7,0 93,0 6,6 x 106 1,2 x 103 3 4,38 17,5 6,9 x 106 100,0 4,4 x 108 9,5 x 102 4 4,23 15,5 1,6 x 105 100,0 9,7 x 108 1,0 x 102 5 4,04 14,1 5,0 x 103 100,0 8,3 x 108 <102 7 4,02 14,5 1,5 x 103 100,0 3,3 x 108 <102 9 4,00 15,3 <102 NM NM 2,6 x 107 <102 11 3,93 15,4 <102 NM NM 4,2 x 107 <102 14 3,96 15,7 <102 NM NM 8,0 x 106 <102 ∗˝NM: nem mért 6.6. táblázat. A legfontosabb biogén aminok és a prekurzoraik Biogén amin Prekurzorok Etilamin Alanin Putreszcin Ornitin Hisztamin Hisztidin Kadaverin Lizin Tiramin Tirozin Fenil-etilamin Fenilalanin Triptamin Triptofán Spermidin Putreszcin+metionin 6.7. Alkohol tartalmú italok erjesztésében jelentős élesztőgomba fajok Saccharomyces sensu stricto fajok Termék S. bayanus Bor, pezsgő S. cerevisiae Kenyér, sör, bor, pezsgő, etanol S. paradoxus Bor S. pastorianus Sör

37

6.8. táblázat. A legfontosabb alkoholosan erjesztett italok előállításának jellemzői Sör Whisky Bor Desztillált

szeszes italok Alapanyag Árpa és

segédanyagok (rizs, búza, kukorica, stb.)

Árpa (Maláta whyskinél) Árpa, búza (Gabona whiskynél)

Szőlő Árpa, gabonafélék, melasz, szőlő, savó, stb.)

Alapanyag kezelése

Malátázás, cefrézés

Malátázás, cefrézés

Zúzás, macerálás

Alapanyagtól függően változó

Főzés Van Nincs Nincs Nincs Erjesztés S. cerevisae

S. pastorianus S. cerevisae

S. cerevisae S. bayanus

S. cerevisae K. marxianus (savó esetén)

Élesztő visszatáplálás

Van Nincs Nincs Nincs

Desztillálás Nincs Van Nincs Van Érlelés Van: hetek Van: évek Van: hónapok-

évek Változó (pl. vodkánál nincs, konyaknál évek)

Alkohol tartalom (tf.%)

3-6 40-45 8-14 35-45

38

6.9. táblázat. Az alsóerjesztésű (láger) és felsőerjesztésű (ale) sörélesztő törzsek fiziológiai és genetikai jellemzői Tulajdonság alsóerjesztésű (láger)

sörélesztő felsőerjesztésű (ale) sörélesztő

Faji besorolás S. pastorianus (syn.: S. carlsbergensis) és S. cerevisiae

S. cerevisiae

Szelekció iránya alkohol tolerancia alkohol tolerancia Ploiditás diploid, poliploid, aneuploid diploid, aneuploid Spórázás gyenge jó Spórák életképessége rossz rossz Csomósodás (flokkuláció) erős gyenge vagy nincs Szaporodási ráta lassú lassú Erjesztés gyors gyors Melibióz hasznosítás pozitív negatív Maltóz hasznosítás Kiváló

Maltóz felvételt nem gátolja (represszálja) a glükóz

Átlagos Maltóz felvétel glükóz represszió alatt áll

Maltotrióz hasznosítás (transzport)

jó gyenge

Valin transzport gyenge gyenge Fenol aroma termelése nincs (ferulasav dekarboxiláz

aktivitás hiányzik) nincs (ferulasav dekarboxiláz aktivitás hiányzik)

Erjesztés 8 oC-on jó gyenge Erjesztés 37 oC-on nincs igen 6.10. táblázat. Sörökben előforduló kozmaolajok Kozmaolaj (alkohol) Láger sör (mg/ml) Ale sör (mg/ml) Propanol 10 40 Izobutanol 10 30 Amilalkohol <10 15 Izoamil-alkohol 40 50 2-fenil-etanol 30 40

39

6.11. táblázat. Sörélesztő törzsek nemesítésének céljai és lehetőségei Technológia javítása

Új segédanyagok alkalmazása

Új termékek előállítása

Erjesztési ráta növelése Keményítő erjesztése Hőmérsékleti optimumhoz közelítés

Cellulóz erjesztése Csökkentett szénhidrát tartalmú (alacsony kalória tartalmú) sör előállítása

Szaporodási ráta növelése Laktóz erjesztése Ozmózisos tolerancia növelése

Alacsony alkohol tartalmú sör előállítása

Alkohol tolerancia növelése Protein hidrolízis javítása

Speciális aromájú sörök előállítása

β-glükán hidrolízis növelése Tömény sör előállítása

Alacsony diacetil tartalom elérése Íz- és illatanyag termelés megváltoztatása Flokkuláció szabályozása Fertőzések elleni védelem

40

6.1. ábra. A savanyú tejkészítmények (joghurt, kefir) gyártási folyamata

Technológiai Alap- és adalékanyagok műveletek jellemzők

0,05-5% kb. 75 oC-ra d<0,6 µm 95-100 oC, 2-3 perc 22-45 oC-ra 3-5 % 4,6 pH-ig, tankban 4,5 pH-n 6-10 oC-ra 4,6-4,7 pH-ig 6-10 oC-ra 6-24 óra 10 oC alatt

Érlelés

Beállított zsírtartalmú tej

Pasztőrözés

Előmelegítés

Homogénezés

Beoltás

Hűtés

Tejsavbaktérium starter tenyészetek

Alvasztás

Habarás

Hűtés

Töltés-csomagolás

Alvasztás

Habart készítmények (pl. kaukázusi kefír)

Hűtés

Pohárban alvasztott készítmények (pl.

joghurt, kefír)

Hűtőraktározás

41

6.2 ábra. A trappista (félkemény) sajt gyártási folyamata

Technológiai Alap- és adalékanyagok műveletek jellemzők

Nyers tej Előmelegítés

Fölözés, tisztítás,

zsírbeállítás

Baktofugálás vagy

mikroszűrés

Pasztőrözés

Egalizálás, előérlelés

Termizálás

Alvasztás Vajkultúra,

CaCl2, KNO3, oltókultúra

Üstmunka Víz

Előpréselés, formázás

Préselés

Sózás

Érlelés

Trappista sajt

40-42 oC zsírtartalom 2,8-2,9% 71,7 oC, 15 mp 10-12 oC, 12-16 h 65 oC, 15 mp 30-31 oC, 30-35 p savóelvétel 25-30%, utómelegítés 38-40 oC, pH csökkenés 0,1-0,15 savó alatt, 1,5-2,0 kg-os sajt 1-3 óra; pH 5,4-5,5 18-20% só, 13-15 oC, 20-36 h 13-15 oC, 4-6 hét

42

6.3. ábra. Tejsavasan erjesztett (fermentált) kolbász gyártási folyamata

Technológiai Alap- és adalékanyagok műveletek jellemzők

Nyershús, zsíradék

Darálás, aprítás

Összetett mikrobiotát tartalmaz: romlást okozó, patogén mikróbák,

kevés tejsavbaktérium és mikrokokkusz

A mikrobák aktivitásához felület növelés, a megfelelő állomány

kialakítása

Gram-negatív és patogén baktériumok gátlása, nitrozo-

mioglobin kialakulása, tejsavas erjedés elősegítése

Lactobacillus és Pediococcus fajok tejsav-, Micrococcus fajok nitrit

termelés céljából

Állatbél, rostos cellulózból vagy állati kollagénből készült műbél

alkalmazása; levegő kizárása

Homofermentatív tejsavbaktériumok a szénhidrátokat

tejsavvá erjesztik. Micrococcus törzsek a nitrátot nitritté

redukálják; inkubálás optimum hőmérsékleten

A termék víztartalmának és

vízaktivitásának csökkenése, proteáz és lipáz aktivitás

következtében aroma kialakulása

Adalékanyagok (sók, fűszerek, cukrok,

aszkorbinsav, stb.)

Keverés,

homogenizálás

Starter tenyészet

Beoltás

Bélbe töltés vákuum alatt

Szárítás szabályozott

légtérben, érlelés

Fermentáció (erjesztés)

43

6.4 ábra. A jellemző mikrobacsoportok számának változása a pH függvényében uborka tejsavas erjesztése során

6.5. ábra Az alkoholos erjedés főbb biokémiai lépései

piruvát-dekarboxiláz

alkohol-dehidrogenáz glikolízis

glükóz 2 piruvát 2 etanol

2 NADH2 2 NAD

2 acetaldehid

2 CO2

44

6.6. ábra. A sörgyártási technológia műveleti lépései

Technológiai Alap- és adalékanyagok műveletek jellemzők

Árpamaláta, víz Malátázás (áztatás, csíráztatás)

Szárítás (Aszalás)

Őrlés

Cefrézés Víz, adalékok

Sörlé főzés

α- és β-amilázok, proteázok aktiválása

70 oC-on; a csírázás megállítása (légzés inaktiválása)

Keményítő, fehérje, héj-glükán enzimes hidrolízise; sörlé nyerése

Forralás 1,5-2,5 óráig; enzimek inaktiválása, komló anyagok extrahálása, fehérjék kicsapása, sterilizálás

Komló

Sörlé szűrése, lehűtése

Erjesztés Levegő, oltóélesztő

Ászokolás (érlelés)

Szűrés, fejtés

Pasztőrözés, kiszerelés

Glükóz, maltóz, maltotrióz etanollá és CO2-dá erjesztése; Íz- és illatanyagok termelése

Végleges aroma kialakulása (vicinális diketonok lebontása); teljes kierjesztés

45

6.7. A vörösbor készítés technológiájának főbb lépései és jellemzői

Technológiai Alap- és adalékanyagok műveletek jellemzők

Szőlő Préselés, zúzás, szulfit adagolás

Szőlőbogyó szöveteiből lé nyerése; szulfit gátolja az ecetsav baktériumokat és a nem-Saccharomyces élesztőgombákat Héjból a színanyagok (antociánok), fenolos vegyületek és csersav kivonása; erjedés beindulása Must nyerése 20-30 oC-on a must cukor-tartalmának etanollá és CO2-dá erjesztése; erjedési primer és szekunder metabolitok termelése Seprő eltávolítása, háziasítás Almasav tejsavvá erjesztése Oenococcus oeni tejsavbaktériummal Bor jellegzetes aroma anyagainak kialakulása kémiai (oxidációs) folyamatok által Mikrobiológiai stabilizálás

Fajélesztős beoltás

Macerálás

Péselés, héjeltávolítás

Erjesztés

Bor fejtése, kezelése

Malolaktátos erjedés

Érlelés tölgyfahordóban

Derítés

Szűrés, Palackozás