Transcript Hasznos mikroorganizmusok: élelmiszeripar

Hasznos ill. az
élelmiszerelőállítás során
alkalmazott
mikroorganizmusok
Tejsavbaktériumok
általános jellemzése
Spórátlan aerotolenáns anaerob és anaerob
baktériumok
Aerotolenáns anaerob
baktériumok
Tejsavbaktériumok
Pediococcus
Lactococcus
Enterococcus
Lactobacillus
Leuconostoc
Carnobacterium
Vagococcus
Propionsavbaktériumok
Anaerob baktériumok
Bifidobacterium
A tejsavbaktériumok jellemzése












Lactobacillaceae család,
kokkusok (Lactococcus, Enterococcus, Leuconostoc) és pálcák
(Lactobacillus),
Spórát nem képeznek,
Bizonyos kivételekkel nem mozgók,
Energianyerés szénhidrátbontás útján, melynek mellékterméke a tejsav
Obligát erjesztők
Oxidáz és kataláz negatív
Anaerob és aerotoreláns baktériumok
Tápanyagigény: komplex ( nincs működőképes citromsavkörük, számos
sejtösszetevőt nem tudnak szintetizálni) vitaminok, aminosavak, purin és
pirimidin, komplex táptalaj – élesztőkivonat, savó, vér
Nagymértékű savtűrőképesség, 5,5 pH opt. szaporodás
Laktóz hasznosításai képesség
Laktóz + H2O β-galaktozidáz D-glükóz + D-galaktóz
Élőhelyük:
– Növényi anyagok
– Emberi és állati szervezet
– Tej és tejtermékek
Tejsav izomerek
CH3-CH2-COOH
propionsav
1. CH3-CHOH-COOH
etilidén v. közönséges tejsav
α-oxipropionsav
COOH
H
C
OH
2. CH2OH-CH2-COOH
etilén tejsav
Β-oxipropionsav
COOH
HO
C
H
CH3
CH3
D (-) balra
L (+) jobbraforgató
H
COOH
COOH
C
C
OH HO
CH3
CH3
DL (-+) racemens
H
Tejsavbaktériumok
előfordulása a természetben



Tej: Lb. lactis, Lb. bulgaricus, Lb. helveticus, Lb.
casei, Lb. acidophilus, Lb. brevis, Lc. diacetilactis
Ép és bomló növényi részek: Lb. plantarum, Lb.
delbrueckii, Lb. fermentum, Lb. brevis, Lc. Lactis,
Lc. mesenteroides
Bélcsatorna és nyálkahártyák (emberi és állati):
Lb. acidophilus, Bifidobacterium sp., Enterococcus
faecalis, Streptococcus salivarius, Str. bovis ...
Szénhidrátbontás és a fermentáció
termékei

Tejsavas erjedés módja szerint:
– HOMOFERMENTATÍV
 tisztán (min. 90%) tejsav képződik a glikolízis során
 csak kis hányad piruvát dekarboxilálásából keletkezik
ecetsav, etanol, és CO2;
– HETEROFERMENTATÍV
 glikolízis enzimei közül az aldoláz és a triózfoszfátizomeráz hiányzik
 Glükóz bontása pentózfoszfát úton történik
 Tejsav, etanol vagy ecetsav és CO2 képződik
Homofermentatív
Homofermentatív: C6H12O6
2CH3-CHOH-COOH
Kokkuszok
Pálcák
Lactococcus lactis subsp. lactis
Termofil (opt. hőm. 40°C, 15 °C-on nem nő)
Lactococcus lactis subsp. lactis var.
diacetilactis
Lactococcus lactis subsp. cremoris
Streptococcus salivarius subsp.
salivarius
Streptococcus salivarius subsp.
thermophilus
Streptococcus agalactiae
Streptococus pyogenes
Streptococcus bovis
Enterococcus faecalis
Pediococcus acidilactici
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
delbrueckii subsp. delbrueckii
delbrueckii subsp. lactis
delbrueckii subsp. bulgaricus
helveticus
acidophilus
salivarius
Mezofil (opt. hőm. 30-37°C,
de 15 °C-on is nő)
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
casei
alimentarius
coryniformis
plantarum
Heterofermentatív
Heterofermentatív: C6H12O6
CH3-CHOH-COOH + CH3-CH2OH + CO2
(vagy CH3-COOH)
Kokkuszok
Pálcák
Leuconostoc mesenteriodes
subsp. mesenteroides
Leuconostoc mesenteriodes
subsp. dextranicum
Leuconostoc mesenteriodes
subsp. cremoris
Leuconostoc lactis
Leuconostoc citrovorum
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
Lactobacillus
bifermentans
brevis
fermentum
kandleri
viridescens
Bifidobacterium-erjesztés




Gram +, nem mozgó, nem spórás, nem savtűrő, kataláz -,
opt. hőm 37-41°C, anaerob
Bifidobacterium bifidum – heterofermentatív tejsavbaktérium,
V és Y alakú sejtek
Különösen újszülötteknél jelentős, mert egyedüli szerepet
töltenek be a különböző infekciók megakadályozásában, mivel
itt a normál bélflóra még kialakulatlan. A csecsemők
bélflórájának több mint 25%-át teszik ki. Az emberi
anyatejben található N-acetilglükózamint igényli
tápanyagként.
Glükóz fermentáció:
2 C6H12O6
2 CH3-CHOH-COOH + 3 CH3-COOH
Tejsavbaktériumok
aromaképzése








A glikolízis, proteolízis, lipolízis és egyéb anyagcsereutak fő- és
melléktermékei.
Homoenzimatikus glikolízis tejsav
Heteroenzimatikus glikolízis
tejsav, CO2, ecetsav, etanol,
propoinsav, diacetil, acetaldehid
Citromsav bontás
diacetil, acetoin, 2-3-butilén-glikol
Proteolízis peptidek, aminosavak, kéntartalmú vegyületek
(merkaptán)
Lipolízis
zsírsavak (vajsav, olajsav)
Vajaroma
diacetil - Leuc. cremoris (laktóz, citromsav)
- Leuc. diacetilactis (citromsav)
Joghúrt aroma
acetaldehid
Propionsavbaktériumok és a
propionsavas erjedés








Kérődzők bendő és bélbaktériuma
Zsírsavakat, főleg propion- és ecetsavat képez tejsavból is.
Coryneform, Gram+, nem mozgó, anaerob/aerobtoleráns,
obligát erjesztő baktérium, oxidáz és kataláz +, így alacsony
parciális oxigénnyomás mellett képes szaporodni.
Lassan növekszik, opt. hőm. 30-37°C, opt. pH=7,0
Propionsavat képez – glükóz, szacharóz, laktóz, laktát, glicerin
3 tejsav
2 propionsav + ecetsav + CO2 + H2O (metilmalonil-CoA-út)
Cofaktorok biotin, CO2, CoA, B12-coensim
Nélkülözhetetlenek az ún. erjedési lyukas sajtok (pl. ementáli)
gyártásában, mert itt az általuk termelt CO2 alakítja a termék
lyukazottságát.
Brevibacterium linens
jellemzése




Gram+, pálca alakú, oxidáz-, nem mozgó, obligát aerob,
indol-, VP-, opt. hőm. 20-30°C, opt. pH=7,0
Savat és gázt nem termel.
Zsír- és fehérjebontó aktivitása „rúzzsal érő” sajtok
aromakialakításánál fontos.
15% sótartalmú közegben is képes szaporodni.
Erjesztések


Különös hely a tartósítási módszerek között → cél a bizonyos
mikrobák elszaporítása, melyek mikrobagátló kémiai anyagot
termelnek
2 csoportnak van jelentősége:
– tejsavbaktérium
– élesztőgomba


Számos más, romlást okozó mikrobákkal együtt találhatók a
nyersanyagban
2 módszerrel kerülhetnek túlsúlyba (legjobb a 2 módszer együttes
alkalmazása):
– A tartósítandó termékbe nagy számban bejuttatjuk a kívánt
mikroorganizmust
– A környezeti körülményeket a hasznos mikroorganizmus igényeinek
megfelelően szabályozzuk és így elősegítjük gyors elszaporodását
Savanyúságok gyártása tejsavas
erjesztéssel


Tejsavbaktériumok jellegzetes élőhelyei
közé tartoznak a növények (fedezik
különleges tápanyag és vitamin igényüket).
Cél:
– télen is lehessen fogyasztani
– Íz és aromaanyag előállítás

Irányítjuk a spontán erjedést:
– sózás
– anaerob körülmények
– hőmérséklet
Mikrobiológiai változások a
savanyúságok tejsavas erjesztésénél
Lac. plantarum és Lac.
brevis
9
8
Pediococcus cerevisiae
lg sejtszám/ml
7
6
Leuconostoc
mesenteriodes
5
4
Str. faecalis
3
2
koliformok
1
0
0
5
10
15
Idő (nap)
20
25
30
anaerob spórások
élesztőgombák
Hasznos mikrobák
felhasználásának célja
Adott élelmiszer-előállítás technológiai folyamatában
mikroorganizmusokat vagy azok produktumait
alkalmazzák, hogy a kész élelmiszer táplálkozási
(fogyasztási) és használati értékét növeljék.
Az élelmiszeriparban régóta alkalmazott eljárás, hogy
a termékek állományának, ízének, aromájának és
színének kialakítása érdekében baktérium vagy gomba
színtenyészeteket használnak fel az élőállítás során,
melyeket starterkultúrának nevezünk.
Követelmények a kultúrákkal
szemben



Rendelkeznie kell a technológiailag kívánatos
tulajdonságokkal, továbbá egészségügyileg
aggálymentesnek kell lennie;
Sem a kultúrában, sem annak
anyagcseretermékében terápiás célra alkalmazott
antibiotikum nem lehet kimutatható mennyiségben;
El kell kerülni az alkalmazott kultúra
mikroorganizmusainak nemkívánatos elterjedését az
üzemben és környékén (szellőzés, szennyvíz által).
Az élelmiszeripar alap-, adalékés segédanyagai



Alapanyag: élelmiszer előállítására alkalmas növény, állati vagy
ásványi eredetű termék ill. termény
Adalékanyag: Minden olyan természetes vagy mesterséges anyag,
amelyet élelmiszerként önmagában általában nem fogyasztunk,
hanem az élelmiszerhez előállítása folyamán adnak hozzá, abból a
célból, hogy a termék kémiai, fizikai és mikrobiológiai tulajdonságait
kedvezően befolyásolja. Már kis koncentrációban képesek a
termékek alapvető tulajdonságait (szín, aroma, íz, állomány)
módosítani. Hozzáadása azt eredményezi, hogy önmaga vagy
származéka az élelmiszer összetevőjévé válik, elfogyasztásra kerül.
– pl: alapanyag-feljavítók, biológiaiérték-növelők, kultúrák,
állományjavítók, édesítők, ízesítők, színezők
Segédanyag: nem kerül a termékbe, de szakszerű előállításához
nélkülözhetetlen és a gyártás folyamán felhasználódnak.
Elkerülhetetlenül maradékok jelenlétét, származékok keletkezését
hozza magával a késztermékben.
– pl: mosó- és fertőtlenítőszerek, csomagolóanyagok, víz
Csoportosítás I.
1. Élelmiszerbe kerülő mikroorganizmusok, mint
adalékanyagok
– Fajösszetétel szerint


–
Anyagcseretermék képzési helye szerint


–
Tisztatenyészet
Keverékkultúra
Endogén anyagcseretermékek – főleg szénhidrát
metabolizmus termékei (szerves savak, etanol, CO2,
aromaanyagok)
Exogén anyagcseretermékek – mikrobiális exoenzimek által
képződő termékek (főleg zsír- és fejhérje-bomlástermékek,
mint aromaanyagok) valamint exkrétumok (pl.
poliszacharidok)
Kultúra forgalomba hozatalának módja szerint
Különböző típusú kultúrák felhasználási
módja kultúrázott tejtermékek
előállítására
L
A
B
O
R
B
A
N
Ü
Z
E
M
B
E
N
Folyékony kultúra
(Csíraszám min:
5 X 108/g)
Liofilezett kultúra
(Csíraszám min:
109/g)
Koncentrált
liofilezett és
mélyfagyasztott
kultúra
(Csíraszám min:
1010/g)
Liofilezett DVS és
mélyfagyasztott
DVS kultúra
(Csíraszám min:
1011/g)
Törzskultúra
Átoltás
nélkül,
közvetlenül
a termékbe
Anyakultúra
Tömegkultúra
Termékalapanyag
Csoportosítás II.
2. A mikroorganizmus meghatározott
anyagcsereterméke kerül az élelmiszerbe
– Adalékanyag – mikrobiális eredetű szerves
savak, etanol, exopoliszacharidok
– Segédanyagok – mikrobiális eredetű enzimek

pl. tej megfosztása a laktóztól laktáz enzimmel
Mikrobák - élelmiszerek
Húskészítmények
ALKOHOL
TEJTERMÉKEK
PÉKÁRUK
Tejtermékek előállításához
alkalmazott mikroorganizmusok, ill.
kultúrák


„Savanyító kultúrák” =
tejsavbaktérium tenyészetek
„Érlelő kultúrák”
– Propionsavbaktérium tenyészetek
– Rúzstenyészet
– Nemespenész-tenyészet
A savanyú tejszínkészítmények
csoportosítása
Savanyú tejkészítmények
Zsírtartalom: 0,1-10%
Termofil
Tejsavbaktériomokkal
savanyított
Hagyományos joghurt
Pro- és prebiotikus joghúrt
Mezofil
tejsavbaktériumokkal
savanyított
Aludttej
Tejsavbaktériumokkal
és élesztőkkel erjesztett
Viili (nyúlós)
Kefir
Kumisz
Acidofilin
Lappföldi (nyúlós) aludtej
Alap- és adalékanyagok
Baállított zsírtartalmú
tej, ill. tejszín
Technológiai
műveletek
Előm elegítés
Hom ogénezés
Hőkezelés
A natúr savanyú
tejkészítmények
gyártási folyamata
Hűtés
Beoltás
Alvasztás
Habarás
Hűtés
Töltés-csom agolás
Alvasztás
Hűtés
Érlelés
Habart
savanyútej- és
tejszínkészítmé
nyek (pl.
kaukázusi kefír)
jellemzők
0,05-25%
kb. 75oC-ra
Savanyú tejszínkészítményeknél
d<0,6 mikrom (150-200 bar)
95-100oC, 2-3 perc
Az alkalmazott tejsavbaktérium
színtenyészetektől függően 22-45oC-ra
3-5%
4,6 pH-ig tankban
4,5 pH-n
6-10oC-ra
Az előző technológiai művelet
hőmérsékletén
4,6-4,7 pH-ig
6-10oC-ra
6-24 óra
Pohárban
alvasztott
savanyútej- és
tejszínkészítm
ények (pl.
joghúrt, kefír,
tejföl)
Hűtőraktározás
10oC alatt
„Savanyító kultúrák”
mezofil kultúrák
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Aludttej,
tejföl- és
túróféleségek,
savanyú író,
vaj, friss
sajtok
Vajkultúra:
Lactococcus lactis subsp. lactis
Lactococcus lactis subsp. cremoris
Lactococcus lactis subsp. lactis var. diacetilactis
Leuconostoc mesenteriodes subsp. dextranicum
Leuconostoc mesenteriodes subsp. cremoris
25-30 °C szaporodási
optimum,
Közepes mennyiségű
tejsav- és a fokozott
aroma- (acetoin,
diacetil) termelés
Kefír
Kefír kultúra
Lactococcus lactis subsp. lactis
Lactococcus lactis subsp. cremoris
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
Lactobacillus brevis
Lactobacillus caucasicus
Torula kefir
Saccharomyces fragilis és más alkoholképző
élesztők
18-22 °C,
hőmérséklettel
irányítható a
mikrobakomponensek
mennyisége és
aránya, ennek
következtében
anyagcsere-termékeik
(pl. a tejsav, alkohol,
szén-dioxid,
aromaanyagok)
képzése is.
„Savanyító kultúrák”
mezofil kultúrák
Speciális
termék
Mikroorganizmus
Kumisz
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
Lactobacillus acidophilus
Saccharomyces lactis
Laktózerjesztő élesztők (Kluyveromyces marxianus)
Acidofilusélesztős tej
Lactobacillus acidophilus
Saccharomyces lactis
Acidofilin
Lactobacillus acidophilus
Lactococcus lactis subsp. lactis
kefírkultúra
Nyúlós tej
és tejföl
Vajkultúra
Lactococcus lactis subsp. lactis var. longi
Lappföldi
(nyúlós)
aludtej
Lactococcus lactis subsp. lactis var. taette
laktózerjesztő élesztők, penészek
Megjegyzés
„Savanyító kultúrák”
termofil kultúrák
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Sajtok
Lactobacillus helveticus
Lactobacillus casei
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
Savtermelők,
intezívebbek, mint
a Lactococcus
37-40 °C
Joghurt +
Feta sajt
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus
37-42 °C
Acetaldehid
termelés
Bifidusz tej „Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum
Bifighurt
„Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
Biogard
„Lactobacillus bifidus” – Bifidobacterium bifidum
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
Bioghurt
Lactobacillus acidophilus
Streptococcus salivarius subsp. thermophilus
„Érlelő kultúrák”
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Kemény sajt
(ementáli,
nálunk
Pannónia)
Propionsavbaktériumkultúra:
Propionibacterium
freudenreichii subsp.
shermanii
Propionibacterium
freudenreichii
Hőkezelt tej esetén tisztatenyészete
szükséges
CO2
lyukacsos a sajt
+Propionsav, ecetsav
sajtíz
A sajttejbe, vagy formázás előtt az
alvadékba öntik.
Rúzskultúra
Rúzskultúra (sárgásvörös bevonat):
Brevibacterium linens
Sajtok felületén az ajakrúzshoz
színéhez hasonló bevonatot képez.
(Pálpusztai) Intenzív fehérjebontó
„Nemespenész”
sajtok
pl. Roquefort
Penicillium roqueforti
pl. Camembert Penicillium caseicolum
(fehér), régebben
P. camemberti (kékes színű)
Néhány törzsét toxintermelőnek
találták
minősítés: génszinten
toxinmentes,
Aerob
átszúrják a sajtot
Első sorban zsírbontó
Aerob tulajdonság
sajt
felületén nő,
Intenzív fehérjebontással, speciális
aromaaanyagok termelésével
Penicillium roqueforti
ÍZ- és AROMAANYAGOK
FEHÉRJEBONTÁS
Húskészítmények előállításához alkalmazott
mikroorganizmusok, ill. kultúrák

Starter kultúra: érés gyorsítása, szín- ízkialakítása
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Bélbe töltött,
szárított
húskészítmények
-nyerskolbász
(gyors érlelés)
-szárazáruk
(lassú érlelés)
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus pentosus
Lactobacillus curvatus
Pediococcus acidilactici
Pediococcus pentosaceus
Micrococcus lactis
Micrococcus aurantiacus
Staphylococcus carnosus
Staphylococcus xylosus
tejsavtermelők
pH , növelik a vízleadást,
szaporodásuk során kitöltik a szabad
vízteret
gátolják a nemkívánatos
flóra elszaporodását
Homofermentatív tejsavbaktériumok
előnyben 99%-ban tejsavat állít elő
Heterofermentatív: CO2, tejsav,
ecetsav, propionsav
aromatermelők
proteolitikus, lipolitikus aktivitás folytán
illó aminokat, rövid szénláncú
zsírsavakat hoznak létre

Felületi érlelő kultúrák
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Penészbevonatos
szárított
húskészítmények
pl.: téliszalámi
Penicillium nalgivensis
Penicillium candidum
Az üzemekben házikultúra alakul ki.
TOXIN!!!
A téliszalámit 60-100 napig érlelik.
Egyéb fermentált élelmiszerek előállításához
alkalmazott mikroorganizmusok, ill. kultúrák

Alkoholos erjedés mikroorganizmusai
Termék
Mikroorganizmus
Sör
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces carlsbergensis
Bor, pezsgő
Saccharomyces cerevisiaefajélesztők
Etanol
Saccharomyces cerevisiae
Kenyér
Saccharomyces cerevisiae

Megjegyzés
Vadélesztők (Hanseniospora, Candida,
Pichia) alkoholtűrése gyenge
Szárított és sűrített élesztő (60 kg
liszthez 1 kg élesztő kell), légzéskor CO2
Szerves savakat képző mikroorganizmusok
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
5-keto-glukonsav
Acetobacter suboxidans
L-borkősav
2-keto-glukonsav
Serratia marcescens
izoaszkorbinsav
Savanyú káposzta,
kovászos uborka,
olajbogyó
Lactobacillus plantarum,
élesztők
Tejsavas erjedés
Az alkoholos fermentáció forró vitákat váltott ki a 19.sz-ban, ami nem nélkülözte
az iróniát sem. Ezt a rendkívül elfoglalt dolgozó élesztőket ábrázoló képet Friedrich Wöhler és Justus
Liebig publikálták a J. Annalen der Chemie-ben 1839-ben a következő szöveggel: „Amikor élesztőt
szuszpendálsz cukoroldatban láthatod ezeket a kicsiny állatkákat, amelyek az orrmányukkal
szívják fel a cukrot az oldatból. A cukor metabolizálódik és kiválasztódik a belekből mint alkohol
és a húgyszervekből mint karbonsav”.
glükóz (6 C-atom)
ALKOHOL
ATP
ADP
G-6-P
F-6-P
ATP
ADP
F-1,6-diP
Gliceraldehid-P
1,3-diP-glicerát
ADP
Saccharomyces cerevisiae
ATP
3-P-glicerát
2-P-glicerát
ADP
ATP
PEP
Pyr
CO2
borélesztő
Etanol
(3C-atom)
A bor erjedésének szabályozása




Kéndioxidos kezelés
Hőmérséklet
Fajélesztők használata
Vörösboroknál biológiai almasavbontás
Borok tovább alakítása
sherri-jellegű borok
pezsgőgyártás
Pezsgőgyártás








Alapbor készítés
Palackokba töltik
Az üvegek majdnem vízszintesen fekszenek
a rázóállványon, majd függőlegesen állnak
(seprő az üvegnyakba)
Az üvegeket fejjel lefelé kosárba rakják
Nyakukat fagyasztókádba merítik
Seprőtlenítik (degorzsálják)
Likőrt adnak hozzá
Dugaszolják
Monument Blau
Mezopotámia: URUK
SÖRFŐZÉS ÉS
SÖRÁLDOZAT NIN-HARRA ISTENNŐNEK
árpa
Enzimes hidrolízis
malátázás
komló
élesztő
SÖRFŐZÉS
komlózás
Pasztőrözés,
szűrés
fermentáció
élesztő
érlelés
ckiszerelés
érlelés
Penészgombák
Termék
Mikroorganizmus
Megjegyzés
Cereáz enzim
Aspergillus fajok
Elcukrosítja a keményítőt
a sütőipar számára.
„Nemespenész”
sajtok
Penicillium roqueforti
Penicillium caseicolum
Penészbevonatos
szárított
húskészítmények
pl.: téliszalámi
Penicillium nalgivensis
Penicillium candidum
antibiotikumok
Penicillium fajok
Szőlőszemek „nemes Botrytis fajok
rothadása”
Citromsav
Aspergillus niger,
Aspergillus wentii
Ecetsav
Acetobecter aceti,
A. pasteurianus
Mikrobiális
anyagcseretermékek és
élelmiszeripari felhasználásuk



A mikroorganizmus meghatározott anyagcsereterméke kerül
az élelmiszerbe (a termelő mikróba nem).
BIOTECHNOLÓGIA: három tudomány (mikrobiológia, kémia és
műszaki ismeretek) integrálása annak céljából, hogy a mikro(és makro-) szervezeteket ipari célra hasznosítsák.
A technológiai eljárás főbb szakaszai:
–
–
–
–
–
Mikroorganizmus kiválasztás
Táptalaj kifejlesztése
Eljárás kifejlesztése
Léptéknövelés, üzemesítés
Termék feldolgozása
Táptalaj
Nyersanyagai: táptalajok, melyeket a
mikroorganizmusok tenyésztésére használnak,
mindazokat az anyagokat felvehető és
felhasználható formában kell tartalmazniuk,
amelyeket a sejt saját anyagainak felépítéséhez és
az anyagcseretermékek előállításához szükségesek


C-források (szénhidrátok)
- tiszta glükóz,
szacharóz
- melaszok, malátakivonat,
keményítő,
dextrin, cellulóz,
metanol, etanol
N-források
- ammóniumsók, karbamid, ammónia
- élesztőkivonat, peptonok, (hús, kazein,
szója),
szójaliszt
Fermentációs technológia
1.
Fermentációs technika: mikroorganizmusok tenyésztése optimális
körülmények között és metabolitok előállítása mikroorganizmusokkal
vagy azok sejtalkotórészeivel


2.
Szakaszos (Batch-) fermentáció (lag-, log-, stacioner-, elhalási-fázis
Folyamatos fermentáció (kemosztát vagy turbidosztátként, csőreaktor)
Feldolgozástechnika: biológiai termékek kivonása (extrakciója) és
tisztítása.




Az egész sejtet használjuk fel (SCP)
Intracellulárisan (nukleinsavak, vitaminok, enzimek, egyes antibiotikumok)
Extracellulárisan (aminosavak, citromsav, alkohol, enzimek)
Sejtekből és a tenyészszűrletből is kivonhatók (pl.: B12 vitamin)
Fermentor

Kutató fermentor
Ipari fermentor
keresztmetszete
Adalékanyag I.
mikrobiális eredetű szerves savak, etanol, exopoliszacharidok

1.1 ETANOL
– felső erjesztésű élesztőtörzsek, mint


Saccharomyces cerevisiae,
Klyveromyces fragilis törzsek
– 2 lépcsős (Batch) fermentáció:
Aerob
biomassza
 Anaerob
etanol
12 órán belül a Saccharomyces 10-20g szárazanyag/l tápoldat
mennyisége mellett 10% etanolt termel.
(kihozatal melasznál közel 90%)

– Folyamatos fermentáció

Cukor korlátozás (<1g/l) és mikroaerofil környezet
– Végtermékgátlás: 5-10% alkohol


kiküszöbölés
Szénhidrát mennyiségének korlátozása
Etanol elvonás
Adalékanyag II.
1.2.
SZERVES SAVAK
A tikarbonsavciklusban szereplő minden sav előállítható
mikrobiológiai úton. Konkurenciát jelentenek a kémiai
eljárások.
1.2.1. Citromsav
ital és élelmiszeriparban ízesítő és konzerváló anyag
(gyümölcslevek, -lésűrítmények, bonbonok, jégkrémek,
lekvárok ízesítése, konzerválása
primer anyagcseretermék szénhidrát tartalmú közegben
Aspergillus niger, A. wentii
Ipari eljárások:
- felületi eljárások (20% 8-14 nap)
- szubmersz eljárások (80% 8 nap)
1.2.2. Tejsav
első szerves sav fermentáció az 1880-as években, ma
elsősorban kémiai úton állítják elő.
Adalékanyag III.
1.2.3.
Ecetsav
alkohol tartalmú anyagokból befejezetlen oxidáció révén
(nem erjedés)
Termelő törzsek
– Túloxidálók (etanol-ecetsav-CO2 és víz)

Acetobacter aceti, A. pasteurianus, A. peroxidans
– Nem képes az ecetet tovább metabolizálni:

Gluconobacter oxydans,
Az oxidációval 1 mol etanolból 1 mol ecetsav, valamint minden mol
ecetsavra számítva 6 ATP képződik a légzési láncban.
Optimális növekedéshez= ecetsav + etanol (>0,2 %) + oxigén kell!
Termelés 13-14 % ecetsav
Ipari eljárások:
- felületi eljárások (tartályos-bükkfaforgács, kihozatal 90%)
- szubmersz eljárások (kihozatal 98%-os)
Adalékanyag IV.
1.3.
EXTRACELLULÁRIS POLISZACHARIDOK
élelmiszerek, gyógyszerek és ipari termékek besűrítésére
és stabilizálására, konzerválására használják.
Xantán
 Xanthomonas campestris állítja elő aerob körülmények között.
 Italok, ömlesztett sajt, habtejszín, instant puding, emulzió-stabilizáló
Alginát
 Pseudomonas aeruginosa, Azotobacter vinelandii
 Jégkrémek, instant puding, krémek
Kurdlán
 Alcaligenes faecalis var. Myxogenes
 Puding gélesítő, nem szívódik fel
kalóriaszegény
Dextrán
 Leuconostoc mesenteroides, Acetobacter és Streptococcus spp.
 Vizes oldatok vizkozitásának növelése
Segédanyagok
mikrobiális eredetű enzimek
Amilázok:
– Keményítő hidrolízise: dextrán, maltóz, glükóz
– Bacillus, Aspergillus, Streptomyces és más fajok jelentősek
Proteázok: (savanyú proteáz) rennet v. oltó enzim (rennin, chymáz,
chymozin-borjúgyomorból kivonva)
– Mucor pusillus, Endothia parasitica, Mucor miehei
Pektinázok: legalább 6 enzim
– Aspergillus niger, A.wentii
– Gyümölcslé tisztítás, viszkozitás csökkentés
Laktáz (-galaktozidáz)
– tej megfosztása a laktóztól laktáz enzimmel (laktózmentes
tejtermékek a laktóz-intoleranciával küzdőknek)
– Aspergillus oryzae, A. niger
– Kluyveromyces lactis, K. fragilis, Torula cremoris
A minőség dimenziói élelmiszereknél
A minőség-dimenzió
megnevezése
alakító terméktulajdonságai szerepe
Garanciális
(alapvető,
statikus)
minőség
Mikrobiológiai-higiéniai
Funkcionális
(dinamikus)
minőség
Használati
jellemzők,
Idegenanyag-tartalom,
Kémiai
összetétel,
Fizikai jellemzők,
Érzékszervi jellemzők (külső, íz,
állomány, szag, szín)
érték (előny)
Táplálkozási (fogyasztási) érték
(előny)
Élelmiszer
biztonságos
fogyasztása =
élelmiszerbiztonság
(Food Safety)
Törvényes
forgalmazhatóság alapja
„belépőjegy a nagy piaci
arénába”
Fogyasztók
megelégedettségének
javítása
Egészségmegőrzés,
betegségmegelőzés
Összességében piaci
előny szerzése, biztosítása