Kultury bakteryjne w produkcji serów twardych

Ser jest produktem dojrzewającym lub nie, o konsystencji bardzo twardej, twardej, półtwardej lub miękkiej. W niniejszym artykule zajmiemy się mikrobiologicznymi aspektami serów bardzo twardych, twardych i półtwardych, które występują najczęściej w formie dojrzewającej. Zgodnie z Codex Alimentarius [2010], sery dojrzewające są to takie sery, które w krótkim czasie po procesie produkcji nie spełniają cech konsumpcyjnych. Cech tych nabywają po przechowywaniu w odpowiednich warunkach, które sprzyjają niezbędnym przemianom biochemicznym i fizycznym charakterystycznym dla gatunku sera. Oczekiwane przemiany są warunkowane między innymi odpowiednią mikroflorą, od której zależą wyróżniające się cechy sensoryczne finalnego produktu, a przede wszystkim powtarzalność procesu produkcji, która nierozerwalnie związana jest z ograniczeniami wzrostu przypadkowej mikroflory niestartowej i/lub patogennej.

Bakterie i fermentacja

Fermentowane produkty mleczne są alternatywną biologicznie aktywną formą przedłużenia możliwości wykorzystania składników mleka. Jest to sposób na skuteczną konserwację mleka, która może być stosowana w różnych warunkach klimatycznych i w różnych regionach świata. Warunkiem skutecznej i bezpiecznej fermentacji mleka (i produktów na bazie mleka) jest obecność odpowiednich gatunków bakterii fermentacji mlekowej (LAB, z ang. lactic acid bacteria). Poznanie fizjologii bakterii mlekowych pozwoliło na rozszerzenie możliwości aplikacyjnych wybranych szczepów LAB w nowych funkcjach technologicznych, (jak i zdrowotnych) żywności. W przypadku serów stosowane bakterie LAB muszą charakteryzować się szybką zdolnością do zakwaszania środowiska (co oznacza szybki katabolizm laktozy do kwasu mlekowego) celem obniżenia wartości pH, generującej odpowiednie przemiany wpływające finalnie na jakość produktu. Pierwotna, rzemieślnicza, produkcja serów opiera się przede wszystkim na spontanicznej fermentacji prowadzonej przez natywny mikrobiom pochodzący z surowca i naczyń wykorzystanych do produkcji. Jakość końcowego produktu jest pochodną aktywności mikrobiomu i zabiegów technologicznych charakterystycznych dla tradycji i regionu (ale niestety często przyczynia się również do wad finalnego produktu). W ten sposób w każdym kraju lub regionie świata, wytwarzanych jest wiele gatunków serów. Szacuje się, że na całym świecie jest ich ponad 2000. Pomimo tak wielu gatunków, proces wytwarzania serów ma swoje podstawowe etapy. Występowanie niewielkich różnic w każdym z tych etapów przenosi się na różnice międzygatunkowe serów. Jednym z podstawowych czynników wprowadzających różnicowanie gatunkowe serów jest skład charakterystycznej mikroflory uczestniczącej w dojrzewaniu produktu finalnego. Na tej podstawie opracowano kultury startowe (SLAB, z ang. starter lactic acid bacteria), pozwalające uzyskać swoisty bukiet smakowo-zapachowy konkretnego gatunku sera. W celu zwiększenia kontroli nad procesem produkcji serów dojrzewających twardych powszechne zastosowanie mają kultury startowe o charakterystycznym dla poszczególnych gatunków sera składzie mikroflory.

Należy podkreślić, że jakość i cechy sera finalnego zależą także od mikroflory niestartowej, szczególnie mlekowej (NSLAB, z ang. non-starter lactic acid bacteria). Jest to ta część mikroflory, która wynika z jakości mikrobiologicznej surowca, pomocniczych składników i dodatków użytych w procesie produkcji, a także czystości wyposażenia zakładu produkcyjnego. Wykazano, że surowe mleko jest największym nośnikiem niestartowej części mikroflory serów. Niestartowe bakterie fermentacji mlekowej są to przede wszystkim bakterie heterofermentacyjne lub fakultatywnie homofermentatywne, głównie z rodzaju Lactobacillus. Wykazują one zdolność do fermentacji cukrów innych niż laktoza, zaś produktem rozkładu jest nie tylko kwas mlekowy, ale także inne substancje, które w istotny sposób mogą wpływać na finalne walory smakowe, zapachowe i strukturalne produktu. Często NSLAB odpowiadają za pojawienie się w produkcie smaku niecharakterystycznego lub nawet niepożądanego dla określonego gatunku sera, lub innych wad (typu gazowanie, co przekłada się na nieprawidłowe oczkowanie serów). Wśród niestartowych LAB izolowane są następującego rodzaje: Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus, Lactococcus, Leuconostoc, Weissella, ale również inne drobnoustroje, niemlekowe, takie jak drożdże z rodzajów Saccharomyces, Candida, Pichia, Geotrichum, Kluyveromyces i wiele innych. Drobnoustroje te nie wykazują istotnej zdolności do ukwaszania mleka, namnażają się dopiero podczas dojrzewania serów i czasami mogą znacznie przewyższać liczebność SLAB. Cechy te wynikają z ich tolerancji do niskiej wartości pH, niskiej aktywności wody, wysokiego stężenia chlorku sodu i jednocześnie szerokiego spektrum aktywności enzymatycznej (peptydolitycznej i lipolitycznej). Niekontrolowany udział NSLAB w procesie produkcji skutkuje niepowtarzalnym procesem produkcji i w konsekwencji brakiem powtarzalnych cech w produkcie finalnym. Wiadomo także, że eliminacja mikroflory pochodzącej z mleka surowego i przechodzącej do sera skutkuje złagodzeniem smaku produktu końcowego.