Dodatki: Kultury bakteryjne do twarogów
U podstaw produkcji serów kwasowych leży otrzymywanie i odpowiednia obróbka mechaniczno-termiczna skrzepu mleka, który otrzymuje się z białek mleka (głównie kazeiny) koagulowanych pod wpływem rozwoju bakterii kwasu mlekowego i zakwaszenia mleka do pH odpowiadającego wartości punktu izoelektrycznego kazeiny (pH w zakresie 4,5-4,6). Fermentacja mleka zwykle odbywa się w temperaturze z zakresu 22-30°C i trwa 10-16 godzin. Obróbka skrzepu zmierza do określonego odwodnienia go poprzez wydzielenie serwatki i uzyskania skoncentrowanej masy białkowej. Ponieważ parametry wytrącania białek mleka, a także następującej po nim obróbki skrzepu, mogą być różne, wyróżnia się wiele odmian serów twarogowych. Jednak łączy je jedno – kultury bakteryjne stosowane w procesie produkcji. Pozornie wydawałoby się, że mikroflorę techniczną serów twarogowych stanowią wyłącznie bakterie mlekowe znajdujące się w składzie kultur startowych przeznaczonych do fermentacji mleka. Okazuje się, że dzięki postępowi w branży biotechnologicznej możliwości wykorzystania bakterii sięgają znacznie dalej, niż tylko fermentacja mleka, gdyż obecnie oferowane do przemysłu kultury bakteryjne mogą mieć różnorakie zadanie technologiczne.
Kultury kwaszące i kwasząco--aromatyzujące
Na potrzeby produkcji twarogów firmy biotechnologiczne oferują różne kultury startowe, których zadaniem jest przeprowadzenie szybkiej fermentacji mleka, bez lub z jednoczesnym wytworzeniem atrakcyjnego aromatu i profilu smakowego. Zwykle w kulturach startowych przeznaczonych do produkcji twarogów znajdują się mezofilne bakterie kwasu mlekowego z gatunku Lactococcus lactis (najczęściej podgatunki Lactococcus lactis subsp. lactis i Lactococcus lactis subsp. cremoris). Odpowiadają one za zakwaszenie mleka w czasie procesu fermentacji, a ponieważ nie mają zdolności fermentowania cytrynianów, to podczas ich aktywności nie powstają substancje aromatyczne i dwutlenek węgla. Kultury startowe tego typu są stosowane w produkcji niektórych serów twarogowych (np. smakowych) oraz serów wiejskich typu cottage.
Kultury startowe opracowywane do produkcji twarogów mogą zawierać również dodatek bakterii zdolnych do wytwarzania atrakcyjnych cech smakowo-zapachowych. Takie bakterie mlekowe, charakteryzujące się zdolnością do fermentacji cytrynianów, należą do podgatunków Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides i Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum. Powodują one powolną fermentację cytrynianów, z wytworzeniem niewielkich ilości substancji aromatycznych. Wykorzystywane są również wzbogacone w bakterie mlekowe z gatunków kwasząco-aromatyzujących, np. Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetilactis, stosowane do otrzymywania większości fermentowanych produktów mleczarskich, w tym serów twarogowych. Kultury takie szybko fermentują mleko, z wytworzeniem aromatu i dwutlenku węgla. Dobór odpowiedniej kultury startowej zależy od procesu technologicznego oraz oczekiwanych cech produktu końcowego. Przy okazji warto zwrócić uwagę, że kultury startowe opracowane do produkcji serów twarogowych zwykle zawierają od kilkunastu do kilkudziesięciu szczepów bakterii mlekowych tego samego gatunku. Takie zróżnicowanie składu kultury zapewnia jej większą stabilność pracy i aktywność fermentacyjną w warunkach przemysłowych. Mezofilne kultury startowe bakterii mlekowych działają w zakresie temperatury od około 18°C do 37°C, co pozwala technologom umiejętnie sterować procesem produkcji i jakością finalnego produktu, gdyż od zastosowanej temperatury fermentacji zależy m.in. siła ukwaszania bakterii. Aby umożliwić większą sterowalność procesu, szczególnie w kierunku przyspieszenia procesu fermentacji mleka na twaróg, do niektórych kultur startowych dodaje się termofilne bakterie mlekowe, na przykład z gatunków Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus casei subsp. casei, Lactobacillus acidophilus i Lactobacillus helveticus, zdolne do szybkiego wytwarzania kwasu mlekowego w temperaturze z zakresu 37°C do 45°C. Dzięki takiej modyfikacji składu kultur bakteryjnych przeznaczonych do produkcji twarogów możliwe jest znaczne skrócenie cyklu technologicznego (praktycznie fermentację prowadzi się w temperaturze 30-35°C przez 6-8 godzin).
Bartosz Kędzia
Dyrektor w firmie Sacco Polska
W ostatnich latach zauważamy rosnące zapotrzebowanie na tzw. kultury ochronne, inaczej nazywane kulturami towarzyszącymi. Są one coraz częściej włączane w proces produkcji obok tradycyjnie stosowanych kultur ukwaszających, a przyczyna jest prosta: producenci twarogu przyjmują o wiele dłuższą perspektywę czasową przy ocenie gotowego wyrobu. Jeszcze kilka lat temu skupiali się na cechach sera zaraz po jego produkcji. Dziś standardem staje się kontrola jakości aż do samego końca okresu przydatności – często to właśnie wtedy pojawia się problem gorzknienia wynikającego między innymi z rozwoju niepożądanej mikroflory.
Należy pamiętać, że twaróg ma wśród konsumentów status wyrobu tradycyjnego, co w ich oczach wyklucza możliwość stosowania jakichkolwiek „sztucznych” dodatków wydłużających listę składników (trend „czystej etykiety”). Oczywiście oczekują przy tym produktu wysokiej jakości przez cały okres przydatności do spożycia. Dla producentów jest to zatem prawdziwe wyzwanie: muszą jednocześnie dbać o stabilność i powtarzalność procesu produkcyjnego, smak i strukturę gotowego sera, a także zabezpieczenie produktu przez długi czas po wyprodukowaniu, kiedy wiele zmiennych pozostaje poza ich kontrolą (np. warunki przechowywania w punktach sprzedaży).
Rozwiązaniem proponowanym przez technologów Sacco jest dodatek specjalnie wyselekcjonowanych kultur, które swoim działaniem ograniczają rozwój niechcianej mikroflory. Są to szczepionki zabezpieczające na różnych etapach: od przechowywania mleka, przez proces produkcji, umieszczenie wyrobu na półkach, aż do momentu konsumpcji. W ten sposób ograniczamy skutki zakażeń wtórnych i chronimy mleko na etapie magazynowania, jednocześnie wydłużając okres przydatności bez konieczności stosowania dodatkowych środków. A co najważniejsze, użycie kultur ochronnych nie wymaga wprowadzania jakichkolwiek zmian w procesie produkcyjnym.
Starterowe kultury bakteryjne a mikroflora twarogów
Twarogi zaliczane są do produktów mlecznych o krótkim okresie trwałości, dlatego w zdecydowanej większości przeznaczone są do bezpośredniego spożycia. Zwykle produkty z tej grupy przetworów mleczarskich mają termin przydatności do spożycia wynoszący do 3 tygodni. Przyczyną ograniczonej trwałości jest bogaty skład chemiczny produktu. Twaróg, zawierając białka, laktozę, kwasy organiczne (głównie mlekowy), sole mineralne, witaminy, a przede wszystkim wodę, jest doskonałą pożywką dla drobnoustrojów, które w sprzyjającej temperaturze rozkładają jego składniki pogarszając jakość i trwałość wyrobu. Takimi drobnoustrojami są przede wszystkim bakterie psychrotrofowe, drożdże i pleśnie. Drobnoustroje te mogą rosnąć w serach twarogowych w zasadzie bez ograniczeń.
Psychrotrofy są mikroorganizmami wykazującymi doskonałą zdolność do rozwoju w niskich temperaturach przechowywania żywności. Zwykle termin „psychrotrofy” odnosi się do drobnoustrojów mogących rozmnażać się w temperaturze nie wyższej niż 7°C, bez względu na optymalną temperaturę rozwoju. W mleku do najczęściej spotykanych bakterii psychrotrofowych należą Pseudomonas, Flavobacterium, Aeromonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Moraxella, Arthrobacter oraz niektóre szczepy z rodzajów Enterobacter, Escherichia, Citrobacter, Klebsiella, Proteus, Micrococcus, Bacillus, Microbacterium i Streptococcus. Natomiast zepsucia się twarogów mogą być spowodowane rozwoje psychrotrofów, takich jak: Pseudomonas, Alcaligenes, Proteus, Aerobacter i Aeromonas.
Spośród drożdży do najczęściej spotykanych psychrotrofów należą przedstawiciele rodzajów Candida, Rhodotorula, Debaromyces i Pichia. Drożdże te mogą powodować gorzknienie produktów, smak alkoholowy oraz „puchnięcie”. Rozwijające się drożdże Rhodotorula wywołują również powstanie różowych plam na powierzchni wyrobu. Użycie w produkcji twarogów surowca o niskiej jakości mikrobiologicznej sprawia, że mikroflora psychrotrofowa już na samym początku cyklu technologicznego wytwarza enzymy proteolityczne odpowiedzialne za powstawanie goryczki w mleku przerobowym lub gorzknienie produktu gotowego. Bardzo ważne jest przestrzeganie ustalonych parametrów technologicznych. Rolą kultury starterowej jest zapewnienie odpowiedniego tempa przyrostu kwasowości tak, aby końcowa jej wartość nie była zbyt wysoka ani za niska. Szybkie zakwaszanie ogranicza rozwój zaburzającej proces technologiczny i potencjalnie patogennej mikroflory pochodzącej z wtórnych zakażeń po procesie pasteryzacji. Celem uniknięcia zakażeń wtórnych całość linii technologicznej powinna być regularnie poddawana efektywnej sanityzacji przed rozpoczęciem produkcji, zaś poszczególne etapy produkcji przeprowadzane sprawnie i szybko. Niezwykle ważne jest również właściwie dobrane opakowanie i sposób pakowania. Jakość i trwałość serów twarogowych zależą nie tylko od warunków procesu pakowania, ale także parametrów przechowywania końcowego produktu (np. warunków termicznych). Na jakość twarogów niekorzystnie wpływa niedostateczne schłodzenie produktu bezpośrednio po wyrobie. Sery twarogowe przechowywane w temperaturze pokojowej stosunkowo szybko i łatwo ulegają przekwaszeniu, na skutek rozwoju bakterii fermentacji mlekowej. Ponadto stwierdza się niekorzystne zmiany zachodzące pod wpływem rozwijających się pleśni i drożdży. W temperaturze 15°C zapach świadczący o zachodzących procesach psucia się prosuktu pojawia się już po 48 godzinach, natomiast jeżeli temperatura przechowywania jest niższa niż 6-8°C – dopiero po kilkunastu dniach. Złej jakości twarogi to również efekt wahań temperatur w urządzeniach chłodniczych stosowanych w sieciach handlowych do przechowywania żywności.
Czy można przeciwdziałać rozwojowi niekorzystnej mikroflory? Tak. Uzyskanie wysokiej trwałości produktu końcowego jest możliwe tylko przy bardzo dobrej jakości produktu, uwarunkowanej zarówno właściwą selekcją i obróbką surowca, jak i postępowaniem z wyrobem gotowym, ścisłym przestrzeganiem higieny produkcji oraz stosowaniem odpowiednich starterów mleczarskich. Wiadomo że bakterie kwasu mlekowego wykazują działanie antagonistyczne do wielu mikroorganizmów, szczególnie w stosunku do bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. Odpowiednie przeprowadzony proces fermentacji mleka, a także właściwy dobór startera, są w stanie zapobiec rozwojowi wielu mikroorganizmów w wyrobie gotowym. Chociaż nie zawsze to wystarcza. Równocześnie z hodowlami tradycyjnymi, istnieje możliwość stosowania starterów, które ułatwiają produkcję i wpływają korzystnie na trwałość otrzymanych fermentowanych produktów mleczarskich, zapobiegając rozwojowi mikroflory technicznie szkodliwej i/lub chorobotwórczej. Startery takie są określane mianem kultur ochronnych.