Gasztonyi Kálmán dr.: Adalékok a sütıipar mikrobiológiájához I. SÜTİIPAROSOK, PÉKEK 50. évf. 2003. 2. sz. 9-10,13-16, 19.o.
Adalékok a sütıipar mikrobiológiájához I. Dr. Gasztonyi Kálmán A múlt évben, e szaklap hasábjain, négyrészes sorozatban foglalkoztunk a kenyérkészítés elméleti és gyakorlati alapjaival (2002. 3-6. szám). Ennek keretében megismertük a sütıipar szempontjából kedvezı és káros mikrobiológiai folyamatokat is. Mindebbıl kitőnt, hogy mikroorganizmusok közremőködése nélkül a legkiválóbb lisztbıl is legfeljebb csak íztelen, tömör szerkezető lepényeket tudnánk sütni, jól lazított, aromás kenyerek helyett. Igaz viszont az is, hogy a becsomagolt sütıipari termékek penészedés és nyúlósodás nélkül hosszan eltarthatóak lennének, ha nem volnának mindenütt jelen a hívatlan, rontó mikrobák. A mikrobiológiai folyamatok alapvetı szerepére tekintettel, ebben a kétrészes tanulmányban részletesebben megismerkedünk a sütıipari szempontból fontos mikroorganizmusok életmőködésével, tulajdonságaival és tevékenységük elısegítésével, illetve gátlásával. A dolgozat elsı részében az élesztıgombákkal, a második részben a liszt eredeti mikroflórájából származó baktériumokkal és penészgombákkal foglalkozunk. Sajtolt sütıélesztı (Saccharomyces cerevisiae) A sütıipari termékeket jellemzi, hogy bélzetüket kisebb-nagyobb lyukacsok lazítják. Ezeket a pórusokat a tésztában kémiai, vagy biológiai úton lehet létrehozni. A magyar sütıipar erre a célra szinte kizárólag az élesztıgombák erjesztı-képességét használja fel, amelynek során ezek a gombák a tésztában lévı cukrokból alkoholt és széndioxid gázt, továbbá kémiai és hıenergiát hoznak létre. A folyamat összegképletét már 1810ben Gay-Lussac francia kémikus megállapította:
C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2
Az élesztıgombákat napjainkban a szeszipar által gyártott, sajtolt sütıélesztıvel juttatjuk be a kovászba, illetve a tésztába. Ez a krémszínő, kagylós töréső, félszilárd anyag lényegében összepréselt élı szervezetek tömege, amely grammonként 1,2–1,3.1010 db élesztısejtbıl áll. Nem volt azonban mindig így! Ennek a lazítószernek az elterjedése elıtt, az ısidıkben spontán erjesztéssel készített kovászmaggal, majd késıbb az erjedı sörcefre élesztıinek felhasználásával lazították a tésztát. Élesztıgyártás A XIX. század közepe táján azonban rájöttek, hogy rozs és kukorica ırleményébıl készült cefrén a sörélesztınél jobb erjesztıképességő és mellékízeket nem termelı sütıélesztıt lehet gyártani. Ez az ún. bécsi eljárás abból állt, hogy az ırölt gabonát gızzel feltárták (keményítıjét elcsirizesítették), majd cefrévé alakítva malátával
elcukrosították. Felfızés után a cefrét élesztı-tisztatenyészettel beoltották, majd gyenge levegıztetés közben, 6-8 óra alatt, az élesztıgombákat elszaporították. Az –2–
erjedés megindulása után a cefre felszínén fokozatosan hab képzıdött, amelyben egyre több élesztı győlt össze. A habot és a törkölyt lemerték, fémszitákra öntötték, majd vízzel kimosták belıle az élesztıt, ami a szitán átfolyt. A gabonamagvak maradványai a szitán maradtak. A hab lemerése után a cefrében maradt cukrot teljesen leerjesztették, és a szeszt kifızték. Az élesztı-tejbıl szőrıpréseken távolították el a felesleges vizet, így a kész préselt sütıélesztı víztartalma 75-76 % lett. A bécsi élesztıgyártási eljárás tehát kettıs hasznosítással járt, ugyanabban a folyamatban alkoholt és sajtolt élesztıt is elıállítottak (100 kg darált gabonából 10-12 kg élesztıt és 20-22 liter szeszt nyertek). A sajtolt élesztıvel elérhetı kedvezı technológiai eredmények, vagyis a jól lazított kenyerek és sütemények biztonságos elıállíthatósága, hamar kedvelté tették a pékélesztıt a sütıiparban. Így érthetı, hogy rohamosan növekedett iránta az igény, amelynek a kielégítésére a gabona-cefrés bécsi eljárás már nem volt alkalmas. E probléma megoldásaként alakult ki a cukorgyári melléktermék, a melasz feldolgozásán alapuló szellıztetéses eljárás. Az élesztıgyárak az 1920-as évektıl kezdve teljesen áttértek erre a gazdaságosabb módszerre. Az új eljárás a nagy cukortartalmú, sőrőnfolyó melasz hígításával, szőrésével és sterilezésével kezdıdik. Az így elıkészített melasz-cefréhez nitrogén- és foszfortartalmú tápsókat adnak, cukortartalmát 1 %-ra, hımérsékletét 25°C körülire állítják be, majd beoltják Saccharomyces cerevisiae színtenyészettel. Hamarosan megkezdıdik az élesztıgombák szaporodása, amit finom eloszlású levegı bevezetésével és keveréssel segítenek elı. A 10-12 órás szaporítási mővelet közben elerjesztett cukrot menetközben, melasz hozzáfolyatással pótolják. Az erjedés végén szeparálással, mosással és préseléssel termelik ki a sajtolt élesztıt. Általában 100 kg melaszból 80-90-kg állítható elı. A sajtolt élesztı összetétele A sütıipari élesztı 72-75 % vizet, 12-14 % fehérjét, 2 % szénhidrátot (fıleg glikogént), 1 % zsiradékot és 2% ásványi anyagot tartalmaz. Jelentıs B-vitamin és ergoszterin (D2 - provitamin) forrás is. Fehérje-frakciójában sok biológiailag aktív komponens, elsısorban enzim van. Legfontosabb közülük a zimáz-enzimrendszer, amely az élesztı iparilag is hasznosítható képességét, az alkoholos erjesztést katalizálja. Ez a folyamat, sok közbensı terméken keresztül megy végbe. Majdnem minden szakaszt más-más enzim katalizál, azonban hatásuk egymáshoz kapcsolódik és együttesen zárt rendszert, enzimkomplexumot képeznek.
Az élesztıben lévı enzimek közül sütıipari szempontból nagyon fontosak még a malátacukrot (maltózt) és a répacukrot (szacharózt) bontó oligoszacharázok, vagyis a maltáz és a szacharáz is. A zimáz-enzimrendszer ugyanis csak a glükózt és a fruktózt –3– képes erjeszteni. Ezt a két egyszerő cukrot azonban a liszt csak nagyon kis mennyiségben tartalmazza, a belılük termelhetı széndioxid-gáz nem volna elég a tészta lazításához. A tészta érése közben azonban a keményítı egy részébıl a liszt amilázai maltózt hasítanak le, amit az élesztı maltáz enzime két glükóz-molekulára bont és ezek már jól erjeszthetıek. Hasonló a sorsa a sütemények tésztájához adott répacukor egy részének is, amit pedig az élesztı szacharáza hidrolizál erjeszthetı cukrokká. Megjegyzendı viszont, hogy a tej cukrát, a laktózt a sajtolt élesztı nem képes erjeszteni, mert ez is összetett cukor és az élesztıben nincs olyan enzim, amely ezt hidrolizálni tudná. Ugyancsak hiányoznak az élesztıbıl a keményítıbontó enzímek, az amilázok is. Ez az oka annak, hogy ha keményítı-tartalmú mezıgazdasági nyersanyagból (pl. burgonyából) akarunk szeszt fızni, akkor elıbb hıkezeléssel a keményítıt el kell csirizesíteni, vagyis az enzimek számára hozzáférhetıvé kell tenni, majd amiláz-tartalmú adalékkal (pl. malátával) erjeszthetı maltózzá kell lebontani.
A sajtolt élesztıben az erjesztı és szénhidrátbontó enzimeken kívül fehérje- és zsírbontó enzimek is vannak. Mindkét enzim-csoportnak az élesztısejtek tápanyagfelvételénél van fontos szerepe. A környezet makromolekuláit ugyanis ezek az enzimek olyan kisebb molekulákká bontják le, amelyek az élesztı sejtfalán már át tudnak jutni, és így hasznosíthatókká válnak a sejt anyagcseréjében. A sajtolt élesztı tulajdonságai A friss sajtolt élesztı enyhén sárgás, esetleg szürkés színő. Tapintásra rugalmas, nem kenıcsös állományú, törése kagylós, könnyen kis darabokká morzsolható. Illata, íze jellegzetesen kellemes. Tárolás közben a héja megbarnul. A kezdeti, kismértékő barnulás még nem jelent minıségromlást. A vastag, repedezett barna kéreg azonban már együtt jár a hajtóerı csökkenésével. A kedvezıtlen körülmények között, hosszú ideig tárolt élesztı megpenészedik, majd megrothad. Ekkor nagyon kellemetlen szagúvá is válik és természetesen sütıipari célra már nem használható fel. A kedvezı érzékszervi tulajdonságok mellett, a jó minıségő sajtolt élesztı legfontosabb jellemzıje a nagy felhajtóerı. Ez az érték azt mutatja meg, hogy egy élesztıminta, meghatározott mérési körülmények között és idıtartam alatt, mennyi széndioxid gázt tud termelni. Minél nagyobb ez a gáztermelı képesség, annál kedvezıbb az élesztıminta sütıipari értéke. A felhajtóerıre sok tényezı hat, ami érthetı is, hiszen ez a termék – a szó szoros értelmében – élı, érzékeny anyag. Ezek a következık: az élesztıgyárban szaporított törzs eredeti aktivitása, a gyártási folyamat tisztasága, az esetleges vadélesztıs fertızöttség, a kész élesztı kiszállítási, majd tárolási körülményei, a termék kora.
A szaporításra kiválasztott törzs erjesztı-képessége sejtjei enzimrendszerének a függvénye. Megállapították, hogy a nagy maltáz aktivitású élesztıtörzsek felhajtóereje nagyobb és a gáztermelésük üteme gyorsabb, mint az átlagos minıségő élesztıké. –4– Megfigyelték, hogy a melasz-cefrén szaporított élesztık felhajtóereje a tésztában valamivel kisebb, mint a gabona-cefrén elıállítottaké. Ennek korrigálására alakult ki az a helyenként gyakorolt ügyes fogás, az ún. élesztıaktiválás, amellyel a felhajtóerıt fokozni lehet. Ilyenkor a sajtolt élesztıt, felhasználás elıtt 20-30 perccel langyos liszt-víz szuszpenzióban eloszlatják és ezzel a melaszon nıtt élesztısejteket a lisztes környezethez szoktatják.
A sajtolt élesztı felhajtóerejének megállapítására legismertebb és legegyszerőbb eljárás az ún. tepsi módszer. Ennek az a lényege, hogy a vizsgálandó élesztıvel, egységesített elıírások szerint, tésztát készítenek, amit meghatározott mérető, olajozott sütıformába tesznek. A mintát termosztátba helyezik és mérik azt az idıt, amíg a kelı tészta az edény felsı szélét eléri. Minél rövidebb ez az idıtartam, annál jobb a vizsgált élesztı hajtóereje. A tepsi módszernek, egyszerősége mellett, hátrányos tulajdonságai is vannak. A legnagyobb hibalehetıséget az jelenti, hogy a kelesztés gyorsasága nemcsak az élesztı hajtóerejétıl, hanem a liszt tulajdonságaitól (eredeti cukortartalom, enzimkészlet, életkor, kiırlési fok) is függ. A tepsi módszertıl megbízható eredményt tehát csak akkor lehetne várni, ha a vizsgálati tésztát mindig és mindenhol pontosan azonos összetételő és tulajdonságú liszttel készítenék. Ennek a megvalósítása gyakorlatilag lehetetlen, ezért ez a módszer csak tájékoztató jellegő eredményt ad. Mindezek figyelembevételével világszerte kialakultak olyan objektívebb mőszeres vizsgálatok, ahol az élesztı felhajtóerejét nem liszt-alapú (tészta, liszt-víz szuszpenzió) szubsztrátumon határozták meg, hanem egy cukoroldat erjesztésekor keletkezı széndioxid-gáz térfogatának, vagy nyomásnövekedésének mőszeres mérésével. Ilyen volt például az a hazánkban is alkalmazott eljárás, amelynél 200 ml 2,5 %-os glükózoldatból, 1 % ( 2 g) élesztıvel, 30°C-on végzett erjesztéssel, a 2 óra alatt fejlıdı széndioxid-gáz térfogata alapján lehetett következtetni az élesztı sütıipari értékére. Megjegyzendı, hogy napjainkban a szeszipar egyenletesen jó hajtóerejő, megbízható minıségő sajtolt élesztıt szállít a sütıiparnak. Így az erjesztıképesség naponkénti ellenırzésére nincs szükség, elegendı ezt havonta néhányszor, szúrópróba-szerően elvégezni. Nem volt azonban ez így a háború utáni ötvenes-hatvanas években, amikor az élesztıgyárak elavult berendezései miatt gyakori volt az élesztıszaporító fermentorok vadélesztıs (Torula-, Mycoderma-fajok) fertızıdése. A vadélesztık gyors szaporodása kedvezett az élesztıgyári termelés mennyiségi eredményeinek, de jelentısen rontotta a sütıélesztı hajtóerejét és eltarthatóságát. Akkoriban tehát szükség volt minden élesztı-tétel sütıipari átvételénél a hajtóerı vizsgálatára.
Az élesztıgombák felhajtóereje a technológiai folyamatok alatt módosul. Például a sütemény-tésztákba adagolt cukor, malátakivonat, vagy amiláz-készítmény (pl.: Diamalt) fokozza, és nagyrészt kiegyenlíti a gáztermelésben mutatkozó különbségeket. Ellenkezı hatású viszont, tehát a felhajtóerıt csökkenti, a tésztakészítéshez felhasznált só, valamint az erjedés alatt keletkezı tejsav és ecetsav. Természetesen a sülı tésztában az emelkedı hımérséklet is nagy hatással van a gáztermelésre. Kezdetben
(kb. 40°C-ig) fokozódik, e fölött fokozatosan csökken, majd 60°C körül teljesen megszőnik és az élesztıgombák hamarosan elpusztulnak.
–5– A sajtolt élesztı kedvezı érzékszervi és lazítóképességbeli tulajdonságait szakszerő tárolással hosszabb ideig megırizhetjük. A tapasztalatok szerint, farácsra rakva, legfeljebb kétsorosan és hézagosan egymásra helyezve, száraz, szellıs, +2°C és +20°C közötti hımérséklető, idegen szagoktól mentes, tiszta raktárhelyiségben, a sajtolt élesztı 8-10 napig értékcsökkenés nélkül tárolható. Az élesztıgombák életfolyamatai A Saccharomyces cerevisiae élesztı tojásdad lakú sejtekbıl áll, amelyeknek átlagos átmérıje 5 µm, hossza 8 µm. Mozgási szerveik (csillóik) nincsenek. Sarjadzással szaporodnak. Ilyenkor az eredeti, anyasejt oldalán egy ponton dudorodás (sarj) keletkezik, amely egyre nagyobbodva, végül – válaszfal képzıdése közben – az anyasejttıl teljesen elkülönül. Az új sejt ezután vagy eltávolodik az eredetitıl, vagy azzal összetapad és így szaporodik tovább. Az utóbbi esetben állnak elı az ún. sarjláncok. A Sacch. cerevisiae fajba tartoznak a sokféle néven megkülönböztetett borászati, söripari, szeszipari és sütıipari élesztıtörzsek. A sütıipari élesztı olyan szeszélesztı, amely erıteljes alkoholos erjesztésre képes és eközben semmiféle jellegzetes íz- vagy aroma-anyagot nem termel. (Ellentétben a bor- és sörélesztıkkel!) Az erjedı cefrében a felszínen győlik össze, ezért nevezik felsı-erjesztéső szeszélesztınek. (Vannak ugyanis olyan élesztıtörzsek, amelyek erjedés közben az edény fenekére ülepednek le. Ezek az alsó-erjesztéső élesztık. A legtöbb sörélesztı ilyen.) Az élesztısejtek az életük fenntartásához és szaporodásukhoz szükséges energiát a sejthártyájukon áthatoló, bonyolult összetételő tápanyagok kémiai lebontásával, egyszerőbb vegyületekké alakításával, ún. anyagcserével nyerik. Ez az energiatermelés, ha levegı jelenlétében, tehát aerob viszonyok között játszódik le, teljes oxidációhoz, levegı hiányában viszont, tehát anaerob környezetben, csak részleges oxidációhoz vezet. Az anyagcsere aerob módját légzésnek, az anaerob változatot erjedésnek nevezzük. Az aerob légzés az élesztısejtek számára sokkal gazdaságosabb, mert így ugyanazon tápanyagból jelentısen több energia keletkezik, mint amennyi anaerob erjesztéssel elérhetı. A mikroorganizmusok anyagcseréjénél keletkezı energia egy része energiadús kémiai kötésekben akkumulálódik és itt elraktározva, a sejt rendelkezésére áll. Ilyen energiamegırzı vegyület az ADP (adenozindifoszfát), amely egy harmadik foszfát-gyököt is képes befogadni és ATP-vé (adenozin-trifoszfát) alakulva gramm-molekulánként 46 kJ energiát tud raktározni. Tápanyaghiány esetén ezt a megırzött energiát a sejt, életmőködésének fenntartásához és szaporodási energiaszükségletének kielégítéséhez, bármikor felhasználhatja. A légzésnél és az erjesztésnél termelt energia másik része hıenergiává alakul és fenntartja a sejt mőködéséhez szükséges hımérsékletet. Ez a második rész azonban általában feleslegben keletkezik, így jelentıs hányada kisugárzódik a környezetbe és elvész a mikroorganizmus számára.
Az aerob és az anaerob anyagcsere, vagyis a légzés és az erjesztés összegképlete akkor teljes és összehasonlítható, ha a kiindulási tápanyagok és a keletkezı termékek mellett a képzıdı energia mennyiségét és sorsát is feltüntetjük. Egy gramm-molekulányi glükóz aerob és anaerob anyagcseréjénél ezek a viszonyok a következık. –6–
Alkoholos erjedés: C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2 + 205 kJ (92 kJ ATP-ben + 113 kJ hı)
Légzés: C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 2876 kJ (1288 kJ ATP-ben + 1588 kJ hı)
A kenyérkovászba adagolt élesztısejtek olyan környezetbe kerülnek, ahol a frissen szitált lisztbıl eredıen még elég sok oxigén van jelen és a környezet hımérséklete viszonylag alacsony, 25°C körüli. Mindkét tényezı kedvez az élesztı-sarjadzás megindulásának és miután elegendı vízben oldott tápanyag is rendelkezésre áll, az élesztıszaporodás üteme hamar felgyorsul. (Errıl a témáról részletesen szaklapunk 2002/4. számában, a 20-21. oldalakon olvashatunk.) A kovászban lévı élesztısejtek, különösen az érlelés elsı szakaszában, nagyrészt aerob anyagcserét folytatnak, de erre szükség is van, mert az ilyen nagy mértékő sejtreprodukcióhoz sok energia kell. Eközben jelentıs hımennyiség is felszabadul, aminek a következményei jól megfigyelhetık. A kovász hımérséklete néhány óra alatt 5-6°C-kal megemelkedik. A kenyértészta dagasztásakor az érett kovászban jócskán elszaporodott élesztıgombákat viszont olyan környezetbe visszük, ahol szabad oxigén már gyakorlatilag nincs. Az egész rendszert a kovásszal bevitt széndioxid-gáz telíti és a hımérséklet is magasabb, 30°C felett van. Ezek a körülmények már nem kedveznek a sejtek szaporodásnak, az élesztıgombák kénytelenek anaerob alkoholos erjesztéssel elıteremteni az életmőködésükhöz szükséges energiát. Az élesztıgombák tehát – a környezeti tényezıktıl, elsısorban az oxigén-ellátottságtól függıen – mind a két anyagcsere-típus megvalósítására képesek. A két folyamat azonban mindig egymással párhuzamosan folyik, csak intenzitásukban lehet nagy különbség. Levegı jelenlétében a légzés és szaporodás, oxigén hiányában az erjedés kerül elıtérbe. A két energiatermelés-változat azonban sohasem mőködik kizárólagosan, vagyis az aerob viszonyok között szaporodó sejtek is végeznek kismértékő alkoholos erjesztést és az erjedı tésztában is van némi élesztıszaporodás. Az alkoholos erjedés összegképlete csak az anaerob folyamat végsı eredményét mutatja meg. A valóságban ez az anyagcsere-átalakulás sokkal bonyolultabb, ugyanis
mintegy 15 lépcsıben játszódik le, és majdnem minden szakaszt más-más enzim katalizál. Ezek az enzimek képezik együttesen a már említett zimáz-enzimrendszert. Az alkoholos erjedés részletfolyamatait a mellékelt 1. ábra és 1. táblázat mutatja be. – 7– ( 1. ábra és 1. táblázat) Az erjedési folyamat elején a glükóz fokozatosan felvesz egy-egy ATP-tıl eredı foszfát-gyököt és közben fruktózzá izomerizálódik. Így alakul ki a 4. lépésben a fruktóz-1,6-difoszfát, amelyet azután az aldoláz enzim két 3 szénatomos triózfoszfáttá szakít szét. Ezek a környezetbıl szervetlen foszfát-gyököt vesznek fel és glicerinaldehid-difoszfáttá alakulnak. Ez a triózfoszfát a 8. lépcsıben difoszfoglicerinsavvá oxidálódik, aminek a hatására egyik foszfátkötése energiadússá válik. Ezt a következı lépésben egy ADP-molekulának át is adja. A foszfoglicerinsavból foszfoenol-piroszılısav, majd piroszılısav lesz. Közben ADPbıl újabb ATP képzıdik. Az utolsó elıtti lépésben a piroszılısav dekarboxilezıdik (CO2), majd az utolsóban az acetaldehid etilalkohollá redukálódik. A 15. lépcsıben az acetaldehid redukcióját a NAD-H-val ( redukált nikotinsavamid-adenin-dinukleotid) rendelkezı alkohol-dehidrogenáz végzi. Ez az enzim az erjedés nyolcadik lépcsıjében, az 1,3difoszfoglicerinsav oxidációja során alakult ki oly módon, hogy a redukálódott triózfoszfát-dehidrogenáz koenzimje elvált az apoenzimjétıl és az alkohol-dehidrogenáz fehérjerészéhez kapcsolódott. Az acetaldehid alkohollá redukálása közben a NAD+ visszanyeri eredeti (oxidált) alakját, ismét elhagyja apoenzimjét és visszatér a triózfoszfát-dehidrogenáz fehérjerészéhez. Végeredményben tehát a NAD+ a zimáz-komolexen belül két apoenzimnek a közös koenzimje, amelyekkel az erjedés megfelelı szakaszában (a 8. és 15. lépcsıben) váltakozva képez holoenzimet.
Az energetikai adatokkal kiegészített összegképletbıl kitőnik, hogy egy grammmolekula (180 gramm) glükóz alkohollá és széndioxid-gázzá erjesztése közben mintegy 205 kJ energia keletkezik. Ennek az energiának egy része a két ADP-bıl keletkezı ATP-molekulák energiadús foszfátkötéseiben halmozódik fel. Egy ilyen kötés energiatartalma 46 kJ-t tesz ki, és így a két ATP-ben 92 kJ áll tartalékként az élesztısejt rendelkezésére. Az erjedés közben keletkezı energiának ATP-ben meg nem kötıdött része hı alakjában szabadul fel. Ez elvész a mikroorganizmus számára, mert a környezettel való hıkiegyenlítıdés következtében biológiailag nem hasznosítható. Annyi hatása azért van, hogy fenntartja vagy emeli az erjedı anyag hımérsékletét. Az alkoholos erjedésnél egy gramm-molekula glükóz lebontásakor ily módon 113 kJ hıenergia vész el. Erjedési veszteség A kovászok és tészták tömege érés közben csökken. Ennek a jelenségnek részben a párolgás következtében beálló víztartalom-csökkenés, részben pedig a bennük lévı mikroorganizmusok élettevékenységének eredményeként keletkezı légnemő és illó anyagok (széndioxid, alkohol, ecetsav) eltávozása az oka. A vízpárolgás lényegében
nem jelent veszteséget, viszont a liszt alkotórészeinek lebontása és a bomlástermékek nagy részének eltávozása szárazanyagtartalom-csökkenést, tehát tényleges veszteséget, ún. erjedési veszteséget okoz. Az erjedési veszteség legnagyobb része a viszonylag hosszú kovász-érlelés alatt lejátszódó alkoholos erjesztés következménye, így – ennek –8– ismeretében – az egész tésztakészítési folyamat alatt bekövetkezı erjedési veszteség mértékére következtethetünk. Az erjedési veszteség mértékének megállapítása technológiai és gazdálkodási szempontból egyaránt fontos dolog, azonban a mérés kivitele nem könnyő feladat. Egyszerő súlycsökkenés méréssel nem lehet meghatározni, mert ehhez tudni kellene, hogy az eltávozott anyag milyen arányban tartalmaz vígızt. Eredményt csak úgy érhetünk el, ha megállapítjuk az érı anyagban visszamaradó erjedési termékek mennyiségét, és ebbıl kiszámítjuk az elbontott szárazanyag tömegét. Az élesztıgombák erjedési termékei közül az illékony széndioxid erre a célra alkalmatlan, az etilalkohol viszont könnyen és korlátlanul elegyedik a kovász vízdús állományával. A kovászérés idıtartama alatt gyakorlatilag teljes egészében keletkezési környezetében marad, mert ilyen kis koncentrációnál a víz-alkohol elegy gızeiben az alkohol parciális nyomása nagyon alacsony, tehát párolgási vesztesége is csekély. Ebbıl következik, hogy a kovász alkoholtartalmának mérése alkalmas a kovászérés alatt fellépı erjedési veszteség meghatározására. A kovász alkohol-tartalmának meghatározásánál a vizsgálandó kovász szuszpenziójából az ott lévı alkoholt kidesztilláljuk és azt, savas közegben, kálium-bikromáttal ecetsavvá oxidáljuk. Az oxidációhoz fogyott káliumbikromát ismeretében kiszámítható a kovász alkohol-tartalma. Ezt a mérést a kovászérés alatt kétóránként célszerő elvégezni. A kapott alkohol-értékeket átszámítjuk glükózra, majd keményítıre, és ezt százalékosan a kovászoláshoz felhasznált lisztre vetítjük.
Példaként a 2. táblázatban és a 2. ábrán három, különbözı sőrőségő, induláskor 26°Cos kovász erjedési veszteségének alakulását mutatjuk be, kovászlisztre számítva, 8 órás érlelési idı alatt. Az eredmények alapján megállapítható, hogy az erjedési veszteség annál nagyobb, minél hígabb és minél hosszabb éréső a kovász. (2. táblázat, 2. ábra) A közölt adatokat célszerő átszámítani a kenyérkészítéshez felhasznált összes lisztre. Miután kovászaink 40 %-os nagyságúak voltak, az összes lisztre vonatkoztatott erjedési veszteséget úgy kapjuk meg, hogy a megadott értékeket 0,4-gyel megszorozzuk. Az átszámított adatokat a 3. táblázat tartalmazza. (3. táblázat) Ugyanezeket a méréseket melegebb, 30-32°C-os kovászokkal is elvégeztük és azt tapasztaltuk, hogy a hımérséklet emelése jelentısen növeli az erjedési veszteséget.
Ennek bemutatását szolgálja a 3. ábra, amelyen a különbözı hımérséklető kovászok összes lisztre vonatkoztatott erjedési vesztesége látható, az érési idı függvényében. (3. ábra)
– 9– Mindezek alapján a következı technológiai vonatkozású megállapításokat tehetjük: -
-
A kovászok érése közben, az élesztık alkoholos erjesztése miatt kialakuló erjedési veszteség mértéke, a technológiai mutatók függvényében, 8 óra alatt, kovászlisztre számítva 2,9-6,8 %, a kenyérkészítéshez felhasznált összes lisztre számítva 1,2-2,7 %. (Mindezekhez hozzáadandó a savtermelı baktériumok által felhasznált szárazanyag mennyisége, ami – becslések szerint – az élesztık által okozott erjedési veszteséget 10 %-kal növeli.) A kovászok technológiai mutatói közül elsısorban a hımérséklet emelése fokozza az erjedési veszteséget. A kovászolásnál felhasznált víz arányának emelése, azonos hımérséklet mellett, csak kis mértékben növeli az erjedési veszteséget. Kerülni kell tehát a hosszú éréső (6 óránál hosszabb), meleg (32°C-nál melegebb) és 33-40 %-nál nagyobb kovászok használatát. A kenyérkészítéssel kapcsolatos technológiai számításoknál, a nyersanyagok összegezése során, helyes dolog elhagyni a só és az élesztı tömegének hozzáadását a liszthez és a vízhez, mert mennyiségük gyakorlatilag azonos az erjedési veszteséggel. Különleges pékélesztık
Esetenként – hazánkban és külföldön egyaránt – a sajtolt élesztı adagolása helyett, más módon juttatják el az élesztıgombákat a kenyér kovászába és tésztájába. A továbbiakban ezeket a lehetıségeket foglaljuk röviden össze. Szárított élesztı A sajtolt élesztı rövid eltarthatóságából adódó nehézségek megoldása érdekében, az élesztıgyárak – kíméletes szárítási eljárással – készítenek csekély víztartalmú (6-8 %), hosszú ideig (4-6 hónap) tárolható terméket is, az ún. szárított élesztıt. A klasszikus eljárásnál a szárítandó élesztıt vékony rétegben nagy tálcákra terítik szét, amelyeket azután szárítószekrényekbe, vagy alagútszárítóba helyeznek, ahol 40-42°Cos légárammal segítik a víz párolgását. A víztartalom csökkenésével arányban, fokozatosan mérséklik a szárítási hımérsékletet is, egészen 32°C-ig. Ügyelni kell a túlszárítás elkerülésére, mert 1-2 % víztartalomnál már elhalnak a sejtek. Korszerőbb a vákuumos, gyors szárítás, amellyel, túlmelegedés nélkül, néhány perc alatt el lehet érni a kellı víztartalom-csökkenést. A kész szárított élesztıt apró
szemcsék vagy tabletták alakjában hozzák forgalomba. Tudni kell azonban, hogy ezeknek a termékeknek a hajtóereje mindig kisebb, mint a friss sütıélesztıé. A szárított élesztı sütıüzemi felhasználása rehidratációval (langyos liszt-víz elegyben történı elkeveréssel) kezdıdik. Ezt a mőveletet a szárított élesztıhöz mellékelt – 10 – használati utasítás pontos betartásával kell végezni, mert szakszerőtlen kezelés esetén az élesztısejtek hajtóereje tovább csökken és szaporodó-képességüket el is veszíthetik. Az adagolási arány kiszámításánál figyelembe kell venni továbbá azt a gyári közlést is, hogy egy gramm sajtolt élesztı hány gramm szárított élesztıvel helyettesíthetı. A szárított élesztıre elsısorban különleges körülmények között (expedíciók, hadgyakorlatok, hosszú hajóutak), továbbá a nyári hónapokban, a rosszul megközelíthetı helységekben, a termelés biztonságának fenntartása érdekében van szükség. Olyan üzemekben, amelyek sajtolt élesztıvel folyamatosan, jól el vannak látva, nem célszerő szárított élesztıt használni! Poliferment Több eljárás tartozik ebbe a csoportba, amelyeknek az a közös jellemzıje, hogy a kenyérkészítéshez szükséges biológiai lazító- és savanyító anyagot, az ún. polifermentet a helyszínen, a sütıüzemben, erre a célra készített speciális berendezések segítségével, készítik el. Az élesztıgombák és a savtermelı baktériumok elszaporításánál tápanyagul a kenyérkészítés nyersanyagát, a lisztet használják fel. Az eljárás rendszerint híg lisztszuszpenzió készítésével kezdıdik, amit néhány fokkal 40°C fölé melegítenek, és tejsavbaktérium tenyészettel oltanak be. Ez a magas hımérséklet részben védelmet jelent a liszt eredeti mikroflórájának nemkívánatos mellékerjesztése ellen, részben viszont kedvez a savtermelı baktériumok szaporodásának és anyagcseréjének. Kellı csíraszám és savfok elérése után a szuszpenziót 25-27°C-ra hőtik le és élesztı tenyészettel oltják be. A rendszert 4-6 órán keresztül keverik, esetleg levegıztetik, hogy az élesztıgombák elszaporodását segítsék. Kellı felhajtóerı elérése után kész a poliferment, amelybıl azután meghatározott mennyiséget használnak fel a kenyérkovászok bekeveréséhez. A polifermenttel készített kovászok rövidebb érési idejőek a hagyományosaknál, mert lisztes környezetben kialakult mikroflórájuknak nincs alkalmazkodási idıre szüksége, továbbá valamennyi élesztı- és baktérium-sejt aktivitásának csúcsán van. A beérett kovászok további feldolgozási módja megegyezik a hagyományos technológiával. A polifermentes kenyérkészítés, az említett kedvezı technológiai tapasztalatok ellenére, csak olyan országokban (pl.: Oroszországban) terjedt el, ahol a nagy földrajzi távolságok miatt nehézkes a kenyérgyárak folyamatos és zavartalan ellátása szeszgyári sajtolt élesztıvel. A poliferment európai alkalmazásának elmaradásához hozzájárult az a körülmény is, hogy a kenyérsütés ezzel az eljárással sokkal költségesebb, mint az
élesztıgyári élesztı használatával. Egyrészt ugyanis minden sütıüzemben, ahol a polifermentet használni akarják, elég bonyolult és drága berendezést kell létesíteni, másrészt a mikroorganizmusokat a melasznál sokkal értékesebb táptalajon, kenyérliszten kell elszaporítani. A polifermentes kenyérkészítés idı-, energia- és szakemberszükséglete is nagyobb, mint hagyományos sajtolt élesztı használata esetén. – 11 – Mautner-féle heteroferment A kenyérkészítés leghosszabb technológiai szakasza a kovász-érlelés. Érthetı, hogy különbözı módszerekkel (kovászmag-használat, étkezési tejsav-adagolás) már régóta igyekeznek ezt a folyamatot lerövidíteni. Ennek egyik modern megoldási kísérletét jelentette az osztrák Mautner Szesz- és Élesztıgyár termékének, a savanyító-lazító hatású különleges élesztınek, a heterofermentnek a forgalomba hozatala. A heteroferment élesztıgombák és tejsav-baktériumok összepréselt elegyébıl áll, amelyben 100 súlyrész élesztıre 15-20 súlyrész tejsav-baktérium jut. Külsıre hasonló a sajtolt élesztıhöz és eltarthatósága is megegyezı vele. Felhajtóereje kiváló, jobb az átlagos sajtolt élesztıénél. A vele készített kovász savfoka gyorsan növekedik, mert a kovászoláskor nagy tömegben bevitt tejsav-baktériumok, lappangási idı nélkül, azonnal savtermelésbe kezdenek. A kovászok savfoka általában már a harmadik órában eléri a kívánatos szintet. A nagy hajtóerejő élesztı-frakció is rövidebb idı alatt ér el olyan sejt-koncentrációt, ami már elegendı a tészta lazításához. A heteroferment nagy felhajtóereje és nagy savtermelı képessége tehát lehetıvé teszi a kitőzött cél elérését, a kovász érési idejének jelentıs csökkentését. Ezt anélkül teszi, hogy az így készült tészta és kenyér minısége kárt szenvedne. A vitathatatlan technológiai elınyök ellenére, a Mautner-féle heteroferment használata hazánkban egyáltalán nem terjedt el és Nyugat-Európában is csak helyenként alkalmazzák. Ennek az a fı oka, hogy a heteroferment sokkal drágább a hagyományos sajtolt élesztınél. A kenyérkovász érési idejének 1,5-2 órás lerövidítése nem ellensúlyozza azt a többletkiadást, amit ennek a különleges élesztınek a beszerzése jelent. Megjegyzendı továbbá, hogy ez a savanyító-lazító kultúra csak kenyérkészítéshez használható, a péksütemények tésztájának ugyanis nincs szüksége savanyításra. * Az élesztıgombák élettevékenységének áttekintését azzal a megállapítással zárhatjuk, hogy alig van az ember környezetében még egy olyan élılény, amely annyiféle módon közremőködne szükségleteink kielégítésében, mint amennyire ezt ezek a kis tojás alakú, mozgásképtelen, ivartalanul szaporodó, nem látó és nem halló gombák intenzív anyagcseréjükkel teszik. Nekik köszönhetjük, hogy finom bort, habos sört, esetleg erıs pálinkát ihatunk. Nélkülük nem lenne jól lazított bélzető kenyerünk és foszlós kalácsunk. Gyógyászati célra tiszta alkoholt és vitaminokat kapunk tılük, sıt
tömegtenyészetükkel haszonállatainkat takarmányozhatjuk. élesztıgombák létének, a természet ajándékának.
Örüljünk
tehát
az
Budapest, 2003. március 4.
– 12 – 1. táblázat Az alkoholos erjedés lépcsıi és a hozzájuk tartozó enzimek, reakciótermékek Reakció sorszáma
Szubsztrátum
Enzim
Reakciótermékek
1.
glükopiranóz + ATP
glükohexokináz
2.
glükopiranóz-1-foszfát
3.
glükopiranóz-6-foszfát
4.
fruktofuranóz-6-foszfát + ATP fruktofuranóz-1,6difoszfát dioxiacetonfoszfát
foszfoglükomutáz foszfohexózizomeráz hexokináz
glükopiranóz-1-foszfát + ADP glükopiranóz-6-foszfát
5. 6.
10.
2 3-foszfoglicerin-aldehid + 2 H3PO4 2 1,3-difoszfoglicerinaldehid 2 1,3-difoszfoglicerinsav + 2 ADP 2 3-foszfoglicerinsav
11.
2 2-foszfoglicerinsav
12. 13.
2 foszfoenol-piroszılısav + 2 ADP 2 enol-piroszılısav
14.
2 piroszılısav
7. 8. 9.
aldoláz foszfotriózizomeráz nem enzimes reakció triózfoszfátdehidrogenáz foszfoglicerátkináz foszfogliceromutáz enoláz piroszılısavtranszfoszfatáz nem enzimes reakció piroszılısav-
fruktofuranóz-6-foszfát fruktofuranóz-1,6difoszfát + ADP dioxiacetonfoszfát + 3-foszfoglicerinaldehid 3-foszfoglicerinaldehid 2 1,3-difoszfoglicerinaldehid 2 1,3-difoszfoglicerinsav 2 3-foszfoglicerinsav + 2 ATP 2 2-foszfoglicerinsav 2 foszfoenolpiroszılısav 2 enol-piroszılısav + 2 ATP 2 piroszılısav 2 acetaldehid + 2 CO2
dekarboxiláz alkoholdehidrogenáz
2 acetaldehid
15.
2 etilalkohol
– 13 –
2. táblázat A 26°C-os kovászok erjedési vesztesége (kovászlisztre számítva) Érési idı (óra)
Kemény kovász (50% vízzel)
Félsőrő kovász (75% vízzel)
Híg kovász (100% vízzel)
2 4 6 8
0,5 – 0,8 % 1,0 – 1,3 % 2,0 – 2,4 % 2,9 – 3,5 %
0,5 – 0,8 % 1,1 – 1,4 % 2,2 – 2,6 % 3,0 – 3,7 %
0,6 – 0,9 % 1,4 – 1,8 % 2,5 – 3,0 % 3,2 – 3,8 %
3. táblázat A 26°C-os kovászok erjedési vesztesége (összes lisztre számítva) Érési idı (óra)
Kemény kovász (50% vízzel)
Félsőrő kovász (75% vízzel)
Híg kovász (100% vízzel)
2 4 6 8
0,2 – 0,3 % 0,4 – 0,5 % 0,8 – 1,0 % 1,2 – 1.4 %
0,2 – 0,3 % 0,4 – 0,6 % 0,9 – 1,0 % 1,2 – 1,5 %
0,2 – 0,4 % 0,6 – 0,7 % 1,0 – 1,2 % 1,3 – 1,5 %
– 14 –
– 15 –
