Kultury bakteryjne w produkcji serów twardych

Podział starterów LAB

Wykorzystywane w serowarstwie startery LAB można podzielić na takie o składzie podstawowym (mikroflora techniczna) i szczepionki dodatkowe (mikroflora pomocnicza). Kultury podstawowe zawierające w składzie mezofilne lub termofilne gatunki bakterii fermentacji mlekowej wybrane są w zależności od docelowego zastosowania technologicznego. Mezofilne startery serowarskie do tej pory były klasyfikowane na cztery rodzaje, najczęściej opisywane symbolami literowym: O, L, D i LD. Aktualnie, podział ten zawęża się do dwóch rodzajów: O i LD. Startery typu O zawierają tylko kultury kwaszących bakterii mlekowych. Do takich bakterii zaliczane są gatunki LAB: Lactococcus lactis subsp. lactis i Lc. lactis subsp. cremoris. Nie wykazują one zdolności do fermentowania cytrynianów i w związku z tym nie produkują dodatkowych substancji aromatycznych oraz ditlenku węgla. Kultury typu O są najczęściej wykorzystywane w produkcji sera typu Cheddar. Startery typu LD zawierają bakterie mlekowe fermentujące cytryniany. W składzie tych starterów wchodzą zwykle bakterie mlekowe kwaszące: Lc. lactis subsp. lactis i Lc. lactis subsp. cremoris, i dodatkowo bakterie mlekowe aromatyzujące lub gazujące: Lc. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis i Leuconostoc (gatunki takie jak Leuc. mesenteroides subsp. cremoris, Leuc. lactis, Leuc. mesenteroides subsp. dextranicum, Leuc. mesenteroides subsp. mesenteroides). W efekcie takiego wielogatunkowego połączenia ten rodzaj startera powoduje szybką fermentację mleka z utworzeniem intensywnego aromatu i dużej ilości gazów (głównie ditlenku węgla). Dodatkowo, termofilne LAB będące mikroflorą podstawową i wykorzystywane w produkcji niektórych serów twardych, klasyfikuje się na trzy typy: typ Streptococcus, typ jogurtowy i typ Lactobacillus. W przypadku pierwszego typu, stosowaną mikroflorą jest gatunek Streptococcus thermophilus. W składzie startera typu jogurtowego, oprócz Streptococcus thermophilus znajduje się gatunek Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus. Jednocześnie należy zauważyć, że określenie dla drugiego typu termofilnych starterów wynika z podstawowego zastosowania tych bakterii właśnie w produkcji jogurtów. Oba opisane typy termofilnych starterów są najczęściej wykorzystywane w produkcji serów typu szwajcarskiego, serów do pizzy itp. Natomiast startery typu Lactobacillus są to startery, w których skład mogą wchodzić różne gatunki bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus, a najczęściej Lb. helveticus i Lb. delbrueckii subsp. lactis, wykorzystywane w produkcji wysokodogrzewanych serów typu szwajcarskiego.

Kultury dodatkowe (tzw. mikroflora pomocnicza) są przeznaczone do pełnienia dodatkowych funkcji w procesie technologicznym uzyskania określonego gatunku sera. Do kultur pomocniczych są zaliczane bakterie fermentacji propionowej, pleśnie, kultury ochronne i probiotyczne. Bakterie propionowe jest to typowa mikroflora serów twardych i półtwardych o znamiennym intensywnym oczkowaniu i dodatkowych cechach sensorycznych. W przypadku serów najczęściej wykorzystywane są bakterie z gatunku Propionibacterium freudenreichii. Atrakcyjność stosowania tych kultur zwiększa się stale ze względu na bogaty bukiet smakowo-zapachowy finalnego sera, wynikający z produktów metabolicznych takich jak kwas octowy, propionowy, ditlenek węgla i składników podwyższających wartość odżywczą (między innymi witaminy B12). Zdolność bakterii z rodzaju Propionibacterium do wzrostu w mleku jest stosunkowo niewielka, jednak w masie serowej ich rozwój jest stymulowany poprzez obecność LAB. W efekcie populacja bakterii propionowych uzyskuje poziom 108 jtk/g sera, a w procesie dojrzewania obumiera znacznie wolniej w porównaniu do bakterii mlekowych. Pleśnie jest to kluczowa mikroflora serów dojrzewających półtwardych z przerostem pleśni. Ich aplikacja jest realizowana w formie liofilizowanych lub płynnych zawiesin zarodników pleśni, które dodawane są bezpośrednio do mleka przerobowego w ilości rzędu 104 jtk/ml. Dla potrzeb produkcji tego rodzaju serów najczęściej wykorzystywane są szczepy z gatunku Penicillium roqueforti wzrastające w postaci grzybni o kolorze od jasnozielonego do intensywnie niebieskiego. Pleśnie te wykazują silne właściwości lipolityczne (zdolność do rozkładu tłuszczu) i umiarkowane zdolności proteolityczne (zdolność do rozkładu białek). W efekcie zastosowania pleśni z gatunku Penicillium roqueforti możliwe jest uzyskanie określonego zabarwienia sera w całej masie, z charakterystycznym zapachem i smakiem oraz marmurkowatą strukturą i konsystencją. Pleśnie te stanowią istotną rolę konkurencyjności wobec innych, niepożądanych zanieczyszczeń pleśniowych, a więc tym samym pełnią pośrednią funkcję ochronną dla wytwarzanych serów. I takie właśnie jest zadanie kultur ochronnych, które stanowią aktywną biologiczną barierę dla mikroflory pochodzącej z reinfekcji i mogącej dostać się do sera na dowolnym etapie jego produkcji jak i przechowywania finalnej formy produktu. Najczęściej funkcję ochronną spełniają mikroorganizmy użyte w roli kultur podstawowych lub nawet probiotycznych (o których poniżej będzie mowa). Jednak jest także możliwość stosowania kultur, które wyłącznie przedłużają trwałość produktu finalnego. Kultury ochronne mogą być stosowane równolegle z kulturami podstawowymi i w praktyce są dodawane do mleka przerobowego jednocześnie z nimi. Warunkiem stosowania tego rodzaju mikroflory jest wytwarzanie przez nie substancji przeciwdrobnoustrojowych, przy jednoczesnym bezpieczeństwie dla konsumenta. Do substancji przeciwdrobnoustrojowych, należą między innymi: kwasy organiczne (mlekowy, octowy, propionowy i inne), nadtlenek wodoru, diacetyl, wolne kwasy tłuszczowe, etanol, lizozym, bakteriocyny (np. laktokokcyna, helwecyna) i inne oraz ogólnie pojęte współzawodnictwo o substancje odżywcze, redukcja poziomu dostępnych cukrów, tlenu i obniżanie wartości pH środowiska. Zwykle do pełnienia funkcji ochronnej wykorzystywane są szczepy bakterii z gatunków: Lactobacillus plantarum, Lb. rhamnosus, Lb. sakei, Lb. paracasei i Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii. Kultury probiotyczne są to wyselekcjonowane szczepy mikroorganizmów o potwierdzonych naukowo korzystnym wpływie na funkcjonowanie organizmu człowieka. Warunkiem koniecznym jest pełna identyfikacja szczepu i przebadanie pod względem bezpieczeństwa, a także odpowiednia przeżywalność komórek w procesie produkcji serów. Do najczęściej wykorzystywanych probiotyków należą szczepy z gatunków: Lb. acidophilus, Lb. rhamnosus, Lb. casei i rodzaju Bifidobacterium. Stosowanie probiotyków w produkcji żywności obecnie jest źródłem dyskusji i sporów pomiędzy EFSA a innymi stronami zainteresowanymi aplikacją probiotyków do żywności. Brak bowiem nadal potwierdzonych przez EFSA oświadczeń zdrowotnych przypisanych do określonego szczepu probiotycznego.