Kurz 1
Výrobné procesy
Modul 2 Kurz 3
Použitie Štartovanej Kultúry
Použitie Štartovacej Kultúry pri Výrobe Syra
Koagulácia mlieka:
V tomto kurze budú poskytnuté informácie o vlastnostiach a použití štartovacích kultúr používaných pri výrobe syrov. Keďže mlieko je trvanlivá potravina, spracováva sa na množstvo produktov, aby sa zvýšila jeho trvanlivosť. Významné miesto medzi týmito výrobkami má syr, najmä z dôvodu rizík infekcie a intoxikácie, najmä zoonotických chorôb. Z tohto dôvodu sa dnes pri výrobe syra v zariadeniach na spracovanie mlieka používa pasterizované mlieko.
Pre získanie štandardne kvalitných a zdravých mliečnych výrobkov je dôležité používať kvalitné a hygienicky získané mlieko. Na tento účel sa považuje za potrebné, aby mlieko prešlo tepelným spracovaním, to znamená pasterizáciou.
Základné funkcie štartovacích kultúr:
- Tvorba kyseliny mliečnej
- Rozklad bielkovín
- Odbúravanie tukov
- Vytváranie chuťových a aromatických zlúčenín
- Zabránenie vzniku škodlivých baktérií
Proces pasterizácie eliminuje škodlivé a patogénne mikroorganizmy nachádzajúce sa v mlieku, ktoré spôsobujú kazenie produktu. Týmto procesom sa inaktivuje aj väčšina baktérií mliečneho kvasenia, ktoré umožňujú dozrievanie syra počas výroby syra. V tomto prípade je výroba syra na požadovanej úrovni ťažká. Okrem toho sa v prostredí množia a existujú baktérie odolné voči teplu, ktoré sa nedajú aktivovať pri pasterizácii a spôsobujú v syre rôzne defekty.
Stručne povedané, pri použití pasterizovaného mlieka pri výrobe syra je technologickou nevyhnutnosťou pridávať baktérie mliečneho kvasenia, ktoré sa pasterizáciou zničia, ako čisté kultúry, aby sa vytvorila typická vôňa a chuť v syre. Okrem toho je pridanie štartovacej kultúry potrebné na dosiahnutie určitej úrovne proteolýzy a na udržanie účinkov niektorých nežiaducich baktérií pod kontrolou s antimikrobiálnymi vlastnosťami.
Štartovacie kultúry možno definovať ako „užitočné mikroorganizmy pridávané do mlieka na obmedzenie vývoja škodlivých mikroorganizmov v mlieku, na zabezpečenie tvorby špecifickej chuti, vône a štruktúry produktu a na získanie produktu rovnakej úrovne a kvality“.
Prírodné štartovacie kultúry:
Prírodné štartovacie kultúry sa získavajú zo surového mlieka vysokej bakteriologickej kvality, zo srvátky (WW) vzniknutej pri výrobe, alebo zo zmesi srvátky a kvasníc. Tieto prírodné kultúry sa používali pri výrobe syra až do začiatku 20. storočia. Hoci sa pri výrobe mnohých syrov na celom svete používajú namiesto prirodzených kultúr kvasiniek priemyselné štartéry, aby sa uspokojil požadovaný dopyt a zabezpečila sa štandardná výroba, najmä v európskych krajinách ako Taliansko, Francúzsko a Švajčiarsko a v Južnej Amerike sa pri výrobe geograficky označených regionálnych syrov vo veľkej miere používajú prírodné predkrmy.
Dnes existuje veľa známych druhov syrov vyrábaných z prírodných kultúr. Minas, Parmigiano Reggiano, Granada Padano, Mozzarella, Ementál, Comté sú niektoré z týchto syrov. Zahrnuté sú aj odrody ako je u nás vyrábaný syr Kars Kashar.
V zariadeniach na výrobu syra sa denne vyrábajú prirodzené štartovacie kultúry. Tieto kultúry sa vytvárajú ako výsledok súboru podmienok (tepelné ošetrenie, inkubačná teplota, pH, konkurencia a/alebo antagonizmus) aplikovaných na surové mlieko a srvátku. Cieľom je vybrať kmene, ktoré sú najlepšie prispôsobené požadovaným podmienkam.
Mikrobiologické zloženie prírodných mliečnych kultúr, individuálne skúsenosti a rôzne postupy majstrov pracujúcich v zariadeniach na výrobu syra v procesoch prípravy kultúry, surového mlieka sa môže líšiť aj v závislosti od geografických rozdielov.
Pri získavaní prírodných kultúr (pre srvátku) sa spravidla používa srvátka získaná deň predtým. Z tejto vody sa odoberie určité množstvo a nechá sa odležať pri vhodnej teplote (42-50 °C) a čase (približne 18-24 hodín), aby sa v nej mohli rozvinúť baktérie. Táto kultúra bola pomenovaná „termofilná kultúra PAS“.
Okrem prírodných srvátkových kultúr výrobcovia syrov príležitostne používajú aj prírodné mliečne štartéry pripravené z mlieka. Pri výrobe mäkkých a polotvrdých syrov sa používajú prevažne kultúry získané z mlieka.
Pravidelne dodržiavané hygienické kritériá a vysokokvalitné mlieko sa podrobí tepelnému spracovaniu pri 60 - 65 stupňoch po dobu 10 - 15 minút a potom sa privedie na 45 stupňov. Potom sa nechá inkubácia pri rovnakej teplote, aby sa zabezpečilo okyslenie mlieka.
Teplomilná mliečna mikroflóra:
Teplomilná mliečna mikroflóra (najmä S. thermophilus) vo vlastnej flóre mlieka je zvýšená, t.j. kultúra je obohatená. Keď kyslosť mlieka dosiahne 0,4 – 0,5 % kyseliny mliečnej (približne po 5 – 6 hodinách), inkubácia sa ukončí a vzniknutá zrazenina sa pridá k syrovému mlieku na spracovanie nasledujúci deň. Syry Mozzarella, Caciocavallo, Asiago, Montasio sa vyrábajú z prírodných mliečnych predkrmov.
V kombinácii srvátky a renínu ide o kultúru s vysokou kyslosťou (1,25 – 1,35 % kyseliny mliečnej), ktorá sa získa chvíľkovým ponechaním sušenej teľacej sviečkovice vo prevarenej srvátke. Tieto kultúry sa používajú pri výrobe syrov švajčiarskeho typu ako Gruyere a Ementál. Tento spôsob uprednostňujú najmä malé podniky. Tieto typy kultúr sú zvyčajne termofilné a heterofermentatívne. Dominantnejšie sú kmene Lactobacillus. Tieto kultúry sa tiež nazývajú „neidentifikované kultúry“, pretože obsahujú rôzny počet druhov alebo kmeňov a ich zmesi nie sú úplne známe.
Pri výrobe bieleho syra sa používajú kombinácie baktérií Lc. lactis ssp. lactis, Lc. lactis ssp. cremoris, Lc. lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Str. thermophilus, Lb. sake, Lb. casei, Lb. plantarum, Lb. helveticus. Tieto baktérie majú nízku odolnosť voči alternatívam, ktoré je potrebné hľadať.
Pri výrobe väčšiny syrov, kde sa nepoužíva fermentácia, sa do mlieka každej odrody syra pridávajú vybrané baktérie kyseliny mliečnej s cieľom začať tvorbu mliečnej kyseliny. Pri výrobe syra sa tiež používajú baktérie kyseliny propiónovej (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii), plesne (Penicilium camemberti, P. roqueforti) a kvasinky ako kultúry. Táto „čistá“ kultúra sa nazýva aj jednoducho „kultúra“.
Jednou zo základných funkcií štartovacích kultúr je produkcia kyseliny mliečnej. Štartovacie kultúry obsahujú baktérie, ktoré prostredníctvom produkovanej kyseliny mliečnej uľahčujú koaguláciu mlieka a oddeľovanie srvátky od tvarohu, čo je kľúčové pri výrobe syra. Navyše tieto kultúry zabraňujú vývoju nežiaducich mikroorganizmov, čím predlžujú trvanlivosť syrov a zvyšujú ich bezpečnosť.
Štartovacie kultúry zabezpečujú požadovanú štruktúru, chuť a vôňu syrov. Zvyšovaním hladiny kyseliny mliečnej v syrovom mlieku sa zvyšuje aj množstvo vápnika a renínu zadržaného v tvarohu. Činnosťou štartovacích kultúr vznikajú chuťové a aromatické látky ako kyselina mliečna, octová, aminokyseliny, mastné kyseliny, aldehydy, ketóny, alkoholy a laktóny.
Štartovacie kultúry vykazujú optimálnu teplotu rastu a obsahujú mikroorganizmy, ktoré môžu byť zmiešané alebo jednotlivé. Vyrábajú metabolity a podľa komerčných foriem sú zoskupené ako tekuté, práškové alebo mrazené kultúry.
Okrem týchto komerčných kultúr sa pri výrobe syra vo viacerých krajinách, najmä v Taliansku, Francúzsku, Švajčiarsku a Grécku, používajú prírodné kultúry pripravené zo srvátky alebo surového mlieka.
Mlieko, ktoré sa má spracovať na syr, musí pred fázou koagulácie dosiahnuť určitú úroveň kyslosti (priemer 6,3 pH – 6,5 pH). Pri kyslých zrazeninách sa hodnota kyslosti mlieka približuje k nasledujúcim hodnotám pH (4,6 pH až 6,0 pH). Pasterizovaná a fermentovaná kolóna privedená na teplotu (28 – 34 °C) sa dodatočne očkuje štartovacou kultúrou.
Tepelné spracovanie nie je aplikáciou na bakteriologickú štandardizáciu kvality syrového mlieka. Počas tepelného spracovania mlieka sa veľa baktérií stratí a niektoré enzýmy sa stanú neaktívnymi, preto je po tepelnom spracovaní povinné pridať štartovaciu kultúru. Použitie štartovacích kultúr sa líši podľa druhu syra a určuje obsah výsledného produktu.
Medzi funkciami kultúr sú rozdiely. Preto sa tieto rozdiely berú do úvahy pri každom druhu syra a vytvárajú sa kombinácie špeciálnych kultúr.
Napríklad pri výrobe bieleho syra sa použijú štartovacie kultúry ako Str. lactis, Lb. casei, Lb. plantarum, Lb. brevis. Tieto baktérie sa kombinujú a pripravuje sa ich kultúra na výrobu syra. Rýchlosť tvorby kyseliny bakteriálnych kombinácií v štartovacích kultúrach sa môže líšiť (pomalá, stredná a rýchla).
Vo všeobecnosti sa tvrdé a polotvrdé syry získavajú pri použití pomaly kyslej štartovacej kultúry, zatiaľ čo pri výrobe mäkkých syrov sa používajú rýchle kyslé štartovacie kultúry.
Rýchlosť a úroveň tvorby kyseliny je riadená aj množstvom kultúry pridanej do mlieka. Napríklad pri výrobe tvrdých a polotvrdých syrov je množstvo štartovacej kultúry, ktoré sa má použiť, na úrovni 0,2 % – 1,0 %, zatiaľ čo pri výrobe syrov mäkkého typu toto množstvo môže ísť až do 2,0 %.
Typy Počiatočnej Kultúry
Štartovacie kultúry:
Štartovacie kultúry sú rozdelené do skupín podľa ich optimálnych teplôt rastu, kmeňov mikroorganizmov, ktoré obsahujú, metabolitov, ktoré produkujú, a ich komerčných foriem. Kultúry používané v mliekarenskom priemysle je vhodné rozdeliť do troch skupín:
- Bakteriálna kultúra
- Plesňová kultúra
- Zmiešané kultúry (baktérie + kvasinky)
Mezofilné Kultúry:
Vývojové teploty mezofilných kultúr sú medzi 18 – 30 °C. Pri teplotách nad 45 °C sa nevyvíjajú. Mezofilné Kultúry sa používajú pri výrobe čerstvých syrov bez zrenia, polotvrdých syrov, kyslých smotanových masiel, rôznych druhov šľahačky a fermentovaných nápojov. V mezofilných kultúrach sa najčastejšie vyskytujú baktérie druhov Streptococcus a Leuconostoc.
Termofilné kultúry:
Termofilné kultúry sa používajú pri výrobe tvrdých syrov a vysokoteplotných polotvrdých syrov, ako sú napríklad ementál a ďalšie syry tvrdého typu. Tieto kultúry sú schopné rásť pri vyšších teplotách a zabezpečujú správne zrenie syrov s požadovanou štruktúrou a chuťou.
Kultúry používané pri výrobe syra
Mikroorganizmy
Mezofilné Kultúry
- Streptococcus lactis
- Streptococcus cremoris
- Streptococcus iacetilactis
- Streptococcus durans
- Leucomostoc cremoris
- Leucomostoc dextranicum
Teplomilné Kultúry
- Streptococcus thermophilus
- Lactobacillus bulgaris
- Lactobacillus lactis
- Lactobacillus helveticus
- Lactobacillus acidophilus
Kultúry Zrenia Syrov
- Brevibacterum linens vd.
- Propionibacterium freudenreichii
- Lactobacillus casei
Zmiešané Kultúry
- Penicillium camemberti
- Penicillium glaucum
- Penicillium camemberti
- Penicillium candidan
- Penicillium caseicolum
Kultúry Baktérií a Plesní
- S. Lactis
- Lactobacillus brevis
- Candida kefir
- Torulopsis türleri
Optimálna Teplota Rastu
Mezofilné Kultúry
- 28-32
- 22-30
- 28-32
- 18-25
- -25
- -25
Teplomilné Kultúry
- 38-40
- 40-45
- 40-45
- 42
- -37
Kultúry Zrenia Syrov
- 20-30
- 13-45
- -30
Zmiešané Kultúry
- -25
- -25
- 20-22
- 20-22
- 20-22
Kultúry Baktérií a Plesní
- 18-20
Použité Produkty
Mezofilné Kultúry
- Maslo, cmar, nápoje A rôzne syry
Teplomilné Kultúry
- Jogurt, biojogurt a rôzne varené tvarohové syry.
Kultúry Zrenia Syrov
- Rôzne syry, Syr ementál, syry tvrdého a polotvrdého typu
Zmiešané Kultúry
- Roquefort, Edelpilz atď.
Kultúry Baktérií a Plesní
- Kefir
Na zrenie syra sa používajú všetky štartovacie kultúry.
Štartovacie kultúry predávané na trhu:
Štartovacie kultúry predávané na trhu ako červené kultúry nie je možné množiť v továrňach na mlieko kvôli ich technológii. Kupujú sa komerčne a pridávajú sa priamo do mlieka, pričom sa do určitej miery zriedia. Baktérie kyseliny propiónovej sa pripravujú vo vysoko koncentrovanej forme a používajú sa priamo v mliekarenskom priemysle bez potreby množenia. Na 5000 litrov mlieka vystačí približne 25 ml kultúry.
Kultúry plesní:
Kultúry plesní sú mnohobunkové a majú pozitívny aj negatívny vplyv na potraviny. Rozkladajú bielkoviny, tuky a sacharidy v potravinách pomocou enzýmov, ktoré produkujú, čím vytvárajú nové zlúčeniny. V dôsledku toho spôsobujú zmeny v chuti, vôni a štruktúre potravín. Napríklad jedlé huby sú pokročilé druhy plesní. Zvyčajne sa nachádzajú na vonkajšom povrchu potravín, pretože rastú v okysličených prostrediach.
Najbežnejšie používané druhy plesní ako čistá kultúra v technológii syrov sú:
- Penicillium camemberti
- P. candidum
- P. caseicolum
- P. roqueforti (modro-zelená pleseň)
Prvé tri druhy sa vyvíjajú na vonkajšom povrchu rôznych mäkkých syrov. V niektorých syrárňach sa tieto plesňové kultúry pridávajú aj do nálevu, pričom musia pred pridaním do soľanky vyklíčiť vo vonkajšom prostredí.
P. roqueforti (modro-zelená pleseň):
Tieto plesne sa v syrárni nedajú reprodukovať. Kultúru dodáva výrobca a používa sa pri výrobe syra pridávaním do mlieka. Koncentrácia kultúry sa znižuje na 1000 litrov mlieka. Na dosiahnutie požadovanej chuti a vône zo syra obsahujúceho túto plesňovú kultúru musí byť zrenie pri teplote 11 – 14 °C. Doba zrenia sa musí ukončiť včas, pretože ak je doba príliš dlhá, zvýši sa množstvo mastných kyselín a metylketónov, čo môže spôsobiť tvorbu nežiaducich pachov a aróm.
Komerčné štartovacie kultúry:
Tieto kultúry sú dostupné na trhu v tekutej a práškovej forme.
Práškové formy dostupné na trhu:
- Kultúra sprejlitózy
- Mrazená prášková kultúra
- Mrazená koncentrovaná kultúra
- Hlboko zmrazené super koncentrované kultúry
1. Tekutá komerčná kultúra:
Pri výrobe štartovacích kultúr vznikli najskôr tekuté kultúry. Tieto formy sa úspešne používali až do začiatku 60. rokov 20. storočia. Stanovené baktérie sa vysadia do pripraveného sterilného mlieka, ktoré sa nechá inkubovať za vhodných podmienok. Tieto kultúry sú však citlivé na nadmerné okyslenie a môžu počas skladovania stratiť svoju vitalitu. Aby sa tomu zabránilo, do sterilného mlieka sa môže pridať uhličitan vápenatý, ktorý pomáha znížiť stratu vitality, hoci úplne ju nemožno eliminovať.
Výsledná kultúra bola okamžite ochladená a zmiešaná v rôznych objemoch. Plní sa do sterilných, čistých fliaš a posiela sa do mliekarenských podnikov v špeciálnych obaloch. Aby tieto transportované baktérie nestratili svoju aktivitu, musia byť skladované pri +4 °C. Tekuté kultúry sa ľahko používajú a majú nízke náklady.
Najväčšou nevýhodou tekutých kultúr je však ich krátka skladovateľnosť. Kultúra môže zostať aktívna iba niekoľko dní až týždňov. Okrem toho sú náchylné na kontamináciu a infekcie spôsobené fágmi. Tekuté kultúry boli postupne nahradené práškovými a mrazenými štartovacími kultúrami.
2. Sušené komerčné kultúry:
Výrobcovia štartovacích kultúr začali uprednostňovať práškové kultúry vyrobené „metódou sušenia“, ktorá je najstaršou známou metódou uchovávania kultúr, namiesto tekutých kultúr kvôli problémom s ich používaním.
Metóda „sušenie rozprašovaním“ je ekonomickejšia a efektívnejšia ako lyofilizácia vďaka nižším nákladom na energiu. Ďalšími výhodami sú kontinuita procesu a schopnosť sušiť vysokou rýchlosťou. Avšak kvôli nižšej stabilite počas skladovania, ťažkostiam s rehydratáciou a strate aktivity pri fermentácii je táto metóda menej preferovaná ako lyofilizácia.
3. Mrazom sušené kultúry:
Pri tejto metóde sa z obalu úplne odstráni vzduch a nahradí sa inertným plynom. Obsah vody v kultúrach je veľmi nízky, čo umožňuje mikroorganizmom udržať si svoju vitalitu po dlhú dobu.
4. Zmrazené štartovacie kultúry:
Zmrazené štartovacie kultúry sa získavajú zmrazením kvapalných kultúr pri veľmi nízkych teplotách, ako je -40 °C, -80 °C alebo -196 °C. Životaschopnosť a trvanlivosť kvasinkových buniek je v týchto kultúrach vysoká. Do tekutej kultúry môžu byť pridané kryoprotektívne činidlá, ktoré zvyšujú životnosť a aktivitu baktérií počas dlhodobého skladovania.
5. Koncentrované mrazené kultúry:
Koncentrované mrazené kultúry sa vyrábajú odstredením aktívnych čistých kultúr za aseptických podmienok a následným zmrazením tekutej kultúry s vysokou koncentráciou ponorením do tekutého dusíka pri -196 °C. Tieto kultúry sú stabilnejšie a ľahšie sa používajú ako bežné zmrazené kultúry, pričom sa môžu pridávať priamo do mlieka pri výrobe syra.
Hoci majú koncentrované mrazené kultúry výhody, ako je vyššia stabilita, ich skladovanie a preprava sú náročné kvôli použitiu tekutého dusíka, čo zvyšuje ich cenu.
Použitie rastlinných extraktov pri výrobe syra:
Najmä výťažky z kvetov artičokov a akantov sa používajú pri výrobe miestneho syra z ovčieho a kozieho mlieka v niektorých rodinných podnikoch a farmách v Taliansku, Francúzsku, Španielsku a Portugalsku.
Rennet
Pri fermentácii mlieka sa využívajú enzýmy z rastlinných, živočíšnych a mikrobiálnych zdrojov.
1- Enzýmy rastlinného pôvodu:
Už dlho je známe, že niektoré extrakty z rôznych častí rôznych rastlín, ako sú korene, stonky, listy, kvety, semená, plody atď., môžu zrážať mlieko. Šťava z figovníka je známa už dlho. Niektoré z týchto rastlín: artičok, akant, lopúch, divý jazmín, slez, figovník, tráva, ambrózia, masliaka, žihľava, pryšec, rebríček, ananás, papája, ricínové semienko atď.
Tieto extrakty sa väčšinou používali pri tradičnej výrobe syrov. Neboli uprednostňované vo veľkých podnikoch kvôli negatívnym účinkom, ktoré zaznamenali z hľadiska výnosu a senzorickej kvality.
2- Kvasinky živočíšneho pôvodu – enzýmy, Rennin Enzyme:
V technológii syrov sa väčšinou získavajú extrakciou z časti žalúdka mladých prežúvavcov, ktoré sú v dojčenskom veku, nazývané sirden. Renín je tiež známy ako chymozín. Syridlo (renín) vo všeobecnosti obsahuje 88-94% chymozínu a 6-12% pepsínu.
Pepsín-Chymozínové zmesi: Získava sa z hovädzieho dobytka, ošípaných, oviec, kurčiat. Získava sa zo slizničných buniek v dolnom žalúdku týchto zvierat.
Syridlo pre kozliatka a jahňacie: Pripravuje sa vo forme pasty z oviec a kôz. Používa sa v niektorých špeciálnych miestnych syroch vyrábaných z ovčieho a kozieho mlieka. V syroch vytvára zvláštnu, príjemnú a korenistú chuť. Používa sa v talianskych miestnych syroch ako Pecorino a Provolone.
3- Mikrobiálne syridlá:
So zvyšujúcim sa dopytom po výrobe syra vo svete rastie aj potreba syridla. Vzhľadom na pokles porážok teliat sa namiesto syridla na živočíšnej báze uskutočnil výskum rôznych enzymatických koagulantov. Mikrobiálne syridlá sú široko používané, pretože sú ekonomické a majú kvalitu blízku kvalite kvasiniek sirden.