Transcript Mikrobiologická kontrola v pivovaru se zaměřením na pivu škodící mikroorganizmy Dagmar Matoulková, Jana Kopecká Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s. Zvíkovské Podhradí, 20.3.2015

Mikrobiologická kontrola v pivovaru se
zaměřením na pivu škodící
mikroorganizmy
Dagmar Matoulková, Jana Kopecká
Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s.
Zvíkovské Podhradí, 20.3.2015
2
Obsah prezentace
1) Pivo – rizika mikrobiální kontaminace
2) Zdroje mikrobiální kontaminace
3) Mikroorganizmy a biofilm
4) Mikrobiální kontaminace v pivovaru
5) Příklady mikrobiálního poškození piva – DEGU 
3
1. Pivo – rizika mikrobiální kontaminace
Hlavní faktory ovlivňující mikrobiologickou stabilitu piva:
- Koncentrace rozpuštěného kyslíku
- Obsah alkoholu
- Hořké chmelové látky
- Nízký obsah živin
- Nízké pH
Mikroorganizmy schopné kazit pivo: bakterie mléčného kvašení, divoké kvasinky
Kontaminace během výroby – kvasnice, mladina – produkty metabolizmu mikrobů
přecházejí nevratně dál a poškodí senzorický profil piva (diacetyl, kyselina
máselná, DMS atd.).
4
2. Zdroje mikrobiální kontaminace
Zdroje kontaminace v prostředí pivovaru:
-
Vzduch, voda
-
Hmyz (octomilky, vosy, mouchy)
-
Vnější prostředí (prostřednictvím obuvi, předmětů přinášených z venku)
-
Zbytky jídla, potraviny skladované v pivovaru
-
Zařízení pivovaru, nevhodně umístěná kanalizace → opakovaná kontaminace
-
Špinavé lahve, kegy, nádoby, hadice .... → opakovaná kontaminace
-
Kontaminované kvasnice → opakovaná kontaminace
Kvalita hotového piva je z velké části ovlivněna hygienickým stavem výroby.
Vedle účinného čištění a sanitace je důležitá osobní hygiena.
5
Osobní hygiena
Stálá mikroflóra pokožky rukou:
- vyskytuje se na povrchu i ve vnitřních vrstvách kůže, v okolí nehtů;
- má konstantní složení, nelze ji odstranit mechanicky (za 6 minut pečlivého mytí se
odmyje pouze asi 60 % rezidentní mikroflóry), odstranit lze jen dezinfekcí
-stafylokoky, sarciny,
korynebaktéria, mikrokoky, viry
Přechodná mikroflóra pokožky rukou:
-množství a
poměr mikroorganismů je dán kontaktem
člověka s prostředím
- přežívá omezenou dobu, někdy i několik hodin, lze ji odstranit dezinfekcí rukou,
streptokoky, enterokoky, octové bakterie, E. coli, Pseudomonas, kvasinky, viry.
6
Otisky prstů 
7
Hmyz
Mouchy, vosy, sršně, octomilky jsou zdrojem mikroorganizmů, zejména kvasinek.
-živí
-s
se potravou bohatou na cukr (ovoce, šťávy, komposty),
potravou požírají i různé druhy kvasinek a jiných mikrobů.
Střeva některých druhů hmyzu slouží jako zimoviště kvasinek a tyto druhy umožňují
kvasinkám šířit se do různých prostředí.
8
Rozvoj kontaminace závisí na různých faktorech
- množství živin (= cukry sladiny, mladiny),
- technologické prodlevy (např. zchlazená nezakvašená mladina),
- špatná hygienická úroveň pivovaru – vrstvy nečistot, biofilm – chrání mikroby proti
účinkům dezinfekčních látek (při čištění nedochází ke kompletnímu průniku chemikálií
k mikrobům),
- při nevhodném způsobu odstraňování nečistot a např. i biofilmu (např. ostřikem
hadicí) může docházet k tvorbě aerosolu a k ještě větší kontaminaci provozu,
- teplota je důležitý faktor prostředí
20–30°C
9
3. Mikroorganizmy a biofilm
Biofilm = mikrobiální společenství vytvářející tenkou vrstvu na pevném povrchu
(potrubí, stěna kádě, zub, kámen v potoce atd.)
- na povrch se buňky přichytí pomocí vhodných molekul, které samy produkují
(bílkoviny, glykopeptidy, polysacharidy) a posléze začnou tvořit polysacharidy
- z nich vzniká "hlenový základ", který drží buňky pohromadě a vytváří lešení, v němž
se buňky množí
- prostředí pivovaru je extrémně bohaté na živiny a jeho povrchy jsou náchylné k
tvorbě biofilmů
- biofilmy jsou zdrojem opakované kontaminace zařízení
- koncentrace kyslíku na povrchu biofilmu je nízká, o trochu hlouběji stoupá a dále
do hloubky podle očekávání klesá, takže v základní vrstvě je nulová. → společná
existence mikroorganizmů aerobních (potřebujících kyslík) a anaerobních (žijících
bez kyslíku)
10
Zdroj opakované
kontaminace
11
- buňky v biofilmu jsou odolné k antimikrobiálním látkám a dezinfekčním
prostředkům
- při čištění nedochází ke kompletnímu průniku chemikálií do biofilmu – sanitace bez
předchozího mechanického odstranění biofilmů je neúčinná!
Faktory vzniku biofilmu:
-
přítomnost mikroorganismů (přítomny vždy)
-
přítomnost živin (sladina, mladina, kvasnice, pivo)
-
vhodný povrch (různé materiály, ZEJMÉNA NARUŠENÝ POVRCH)
-
vhodná teplota (čím vyšší teplota, tím rychlejší tvorba biofilmu)
-
dostatek času (hodiny až dny)
-
nedostatečné mechanické odstranění biofilmu
-
základní množství mikrobů přežívajících sanitaci (čím více mikrobů na počátku,
tím rychlejší tvorba biofilmu)
12
Čištění = odstranění nečistot
z povrchů
SANITACE =
čištění + desinfekce
Dezinfekce = odstranění
mikroorganismů, většinou
vodnými sanitačními prostředky
Detergent
Desinfekční prostředek
Mikrob
13
4. Mikrobiální kontaminace v pivovaru
Fáze
výroby
Druh kontaminace
Zdroj kontaminace
Škodlivost
Kvasnice
divoké kvasinky,
mléčné bakterie
(pediokoky),
enterobakterie
předchozí provoz (keg),
kont. mladina
zpomalení kvašení,
nežádoucí senzorické
látky (DMS, diacetyl...)
Spilka
divoké kvasinky
kont. násadní kvasnice,
vzduch, nádoby
zpomalení kvašení,
super-atenuace, vznik
fenolických látek
mléčné bakterie
(pediokoky)
kont. kvasnice, nádoby
tvorba diacetylu,
kyseliny mléčné
enterobakterie
kont. kvasnice, nádoby
(voda)
zpomalení kvašení,
tvorba DMS...
mléčné bakterie
(pediokoky,
laktobacily)
předchozí fáze, nádoby
tvorba diacetylu,
kyseliny mléčné, superatenuace
Sklep
14
Mléčné bakterie
-
produkce nežádoucích senzorických látek:
-
kyselina mléčná, k. octová, diacetyl – poškození piva
-
→ kyselá, octová, máslová chuť piva
-
super-atenuace – hlubší prokvašení piva, za současné produkce organických kyselin
(některé laktobacily mají schopnost zkvašovat dextriny)
Lactobacillus brevis, L. lindneri, L. plantarum, L. casei,
Pedicococcus damnosus, P. inopinatus
Kontaminovaná piva:
MLÉČNÁ
OCTOVÁ
DIACETYL
15
Enterobakterie
-
nemnoží se v hotovém pivu, nekazí ho (alkohol, pH)
-
inhibují aktivitu pivovarských kvasinek, soupeří s nimi o substrát – bakterie jsou
menší, rychleji se množí
-
mohou kontaminovat mladinu / kvasnice a produkovat látky udělující pivu
ovocné a zeleninové aroma (DMS, organické kyseliny) – nevratné poškození piva
Klebsiella, Citrobacter, Enterobacter, Escherichia
Kontaminovaná piva:
DIMETHYLSULFID
16
Divoké kvasinky
-
produkce nežádoucích senzorických látek:
fenolické látky, kyselina octová, etylacetát atd. – nevratné poškození piva
-
super-atenuace – hlubší prokvašení piva, abnormálně vysoký obsah alkoholu
-
soupeření s pivovarskými kvasinkami (jednodušší metabolizmus)
-
vizuální poškození piva - zákal / křís/ sediment
-
zdroj kontaminace – prostředí, suroviny, kvasnice
Saccharomyces cerevisiae, S. bayanus,
Kontaminovaná piva:
4-VINYL GUAJAKOL
ETHYLACETÁT
Brettanomyces, Candida, Debaryomyces, Dekkera,
Hanseniaspora, Kluyveromyces, Pichia, Torulaspora, Zygosaccharomyces
17
Látky produkované kvasinkami během kvašení mladiny:
-
etanol, vyšší alkoholy, glycerol
-
vicinální diketony (diacetyl, pentandion)
-
estery
-
organické kyseliny
-
CO2, sirné látky
Množství a poměr látek produkovaných kvasinkami během kvašení mladiny je do
jisté míry ovlivněno kmenem kvasinek, podmínkami kvašení (složení mladiny, teplota,
zákvasná dávka, množství kyslíku na začátku kvašení, délka kvašení a ležení atd.) a
přítomností mikrobiální kontaminace (divoké kvasinky, bakterie; infikované
kvasnice)
18
Vyšší alkoholy (50-150 mg/l) – vedlejší produkty metabolizmu aminokyselin; svrchně
kvasící kmeny produkují více vyšších alkoholů.
- propanol, 2-metylpropanol, 2- a 3-metylbutanol, 2-fenyletanol
Estery (20-100 mg/l) – vznikají reakcemi alkoholů a mastných kyselin. Udělují pivu aroma;
u svrchně kvasících kmenů vyšší produkce esterů
- etylacetát, izoamylacetát, izobutylacetát
Aldehydy (10-50 mg/l) – tvořeny na začátku kvašení, později jsou kvasinkami
odbourávány.
- acetaldehyd
Vicinální diketony – vznikají při syntéze aminokyselin, nadbytek diacetylu způsobuje
máslovou chuť a vůni piva. VDK vznikají spontánně, později během kvašení jsou
kvasinkami enzymaticky odbourávány
- diacetyl, pentandion
Sloučeniny síry - produkty metabolizmu aminokyselin
H2S, DMS, SO2, merkaptany (tioly) – ve velmi nízkých koncentracích
Organické kyseliny – ovlivňují pH a aroma piva
- mléčná, jablečná, citronová, octová, propionová, máselná, kaprylová atd.
19
Příklady mikrobiálního poškození piva
Název chuti/vůně Význam
Původ/příčina
LAK NA NEHTY
etyl-acetát
Vyskytuje se ve všech pivech. Hraje
Produkují ho kvasinky během kvašení.
důležitou roli v celkové vyváženosti chuti. Ve Rovněž ji produkují některé divoké kvasinky.
vysokých koncentracích cizí příchuť.
HŘEBÍČKOVÁ
4-vinyl guajakol
Obvykle se jedná o cizí příchuť. Má hlavní
vliv na chuť některých výrobků, např.
pšeničných piv.
Vzniká činností divokých kvasinek nebo speciálních
kvasinek.
ZVRATKY
k. máselná
Cizí příchuť v pivu.
Tuto chuť tvoří mladinové bakterie. Příležitostně vzniká
při škodlivé bakteriální činnosti ve stočeném pivu.
MÁSLOVÁ
diacetyl
Obvykle se jedná o cizí příchuť. Pozitivně
přispívá k chuti některých typů piv.
Tvoří se z prekurzoru vytvořeného kvasinkami při
kvašení. Také ji mohou tvořit kontaminující bakterie.
VAŘENÁ
ZELENINA
DMS
Žádoucí charakteristický rys některých
druhů světlých ležáků. U některých jiných
piv se jedná o cizí příchuť.
Tvoří se při výrobě mladiny z prekurzoru pocházejícího
ze sladu. Kontaminující bakterie během kvašení.
OCTOVÁ
k. octová
Nachází se ve všech pivech. Ve vysokých
koncentracích se jedná o cizí příchuť.
Tuto chuť produkují kvasinky při kvašení a
kontaminující octové bakterie a divoké kvasinky.
MLÉČNÁ
k. mléčná
Významně přispívá ke kyselosti (aciditě)
Tuto chuť tvoří bakterie při rmutování. Rovněž ji tvoří
piva a k vyváženosti chuti. Ve vysokých konc. kontaminující bakterie při kvašení, ležení a ve
cizí příchuť.
stočeném pivu.
20
Děkuji za pozornost .... 
Připravujeme ..............
Otočné schéma nežádoucích chutí a
vůní piva způsobených mikrobiální
činností – s uvedením příčin a řešení
problémů
21
A příště uvidíte uslyšíte .......
22
23