Tartósítóiparok III. Gabona--, malomGabona malom-, sütő sütő--, édes édes--, cukoripari mikrobiológia Dr. Kiskó Gabriella BCE ÉTK Mikrobiológia és Biotechnológia Tanszék
GABONA-- és MALOMIPARI TERMÉKEK GABONA Gabonafélék keményítőben gazdag, Gabonafélék: fehérjetartalmú szemtermést hozó növények – búza, rozs, kukorica; – árpa, zab; – rizs, köles
Mikrobás szennyeződés: – a termesztés, betakarítás során, – tárolás alatt
1
Búza Fő részei – héj, – magbelső – csíra Fő összetevői – keményítőszemcsék, – vízoldható és sikérképző fehérjék – kisebb arányban cukrok – színező anyagok – enzimek – vitaminok
Termesztés alatt Szennyeződés a talajból, széllel, porral, rovarokkal, egyéb közvetítők útján Magvak felületi mikrobaszáma az éréssel fokozódik (júliusban 106-108 TKE/g is lehet) Termőhelyen főként penészgombák: – Fusarium, Cladosporium, Alternaria, Verticillum, Epicoccum, Monilia nemzetségek fajai
Pszichrotróf baktériumok 104-105/g Aerob spóraképzők
2
Gabonatárolás A nedvességtartalom kritikus! – Betakarítás -17-18% – Tárolókban (6-8 nap alatt) csökkenteni kell 12-15% – Szöveti légzés miatt nedvesedés, hőmérséklet emelkedése – Gombák anyagcseréjéből víz képződése helyi avnövekedés – Átmeneti hőmérséklet-növekedés nedvesség vándorlása – Mikotoxin-képző penészgombák! (A. flavus, A. parasiticus, Fusarium fajok)
Gabonatárolás Kis vízaktivitású termékek Felületükön Lactobcillusok, aerob spórások, penészgombák „Raktári penészek” dominálnak – Penicillium és Aspergillus fajok – xerotoleráns Aspergillus glaucus
Baktériumok a frissen csépelt szemekben (104-106 TKE/g) – Flavobacterium, Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus, Enterobacter fajok
Hűvös, száraz tárolás Meleg, nedves tárolás
csíraszám csökkenés rohamos sejtszámnövekedés
3
Malomipari termékek Nedvesítés Kondicionálás Hántolás (zab, köles, árpa, rizs) Csiszolás (árpa) Koptatás (búza, rozs) – Jelentős mikrobaszám csökkentés
Őrlés (búza, rozs) – A felületen maradók bekerülnek a lisztbe
Hántolatlant és hántolt árpa
MALOMIPARI TERMÉKEK Liszt kritikus víztartalom 12% 15% nedvességtartalom: penészgombák 17% nedvességtartalom: penészek, élesztők, baktériumok – a mikrobaszaporodás mértéke függ: nedvességtartalom, hőmérséklet – magas nedvességtartalom: baktériumok dominanciája a kiőrlés fokától, a szeparálás, szitálás mértékétől függően a magok eredeti szennyezettségének 1-20%-a kerül – Egészséges magbelső mikroba mentes – Felület szennyezettsége • Mikrobaszám 103-105/g • Penészgomba 103/g • Baktériumspóra 101-102/g – Jó minőségű liszt gomba:baktérium=1:50, 1:100 – Romlott liszt gomba:baktérium=1:10
• teljes kiőrlésű lisztek és grahamliszt mikrobás szennyezettsége nagyobb
4
Liszt Romlási jelenségek: penészedés, avasodás, dohosodás Penészek: a legtöbb mintában megtalálható: A. glaucus, A. candidus Élesztők: az élesztő mikrobióta különbözik a gabonaszemen megtalálhatótól: malom szennyező szerepe! – az élesztőgombák csak nedves körülmények között fontosak
Baktériumok: mikrobióta összetétele eltér a gabonáétól – pszichrotrófok, – símasavanyítók, – termofil spóraképzők
Búza Liszt - a fermentáció szubsztrátjaként szolgáló szabad cukrot nem tartalmaz, de vannak benne keményítő-bontó enzimek.
AMILÁ AMIL ÁZOK Keményítőbontó enzimek α-amiláz, folyósító enzim: hasítás a láncok belsején,véletlenszerűen (1-4 kötések) dextrinek működése káros a dextrinek ragadós, rossz tulajdonságú kenyérbélzetet eredményeznek β-amiláz, maltamiláz: a láncok nem-redukáló végéről maltóz egységeket választ le maltóz keletkezik, határdextrinek maradnak amiloglükozidáz, glükamiláz: a nem-redukáló láncvégekről glükóz egységeket választ le határdextrinek maradnak. Pullulanáz: az elágazásoknál lévő (1-6) kötéseket bontja megszünteti az elágazásokat.
5
AMILÁ AMIL ÁZOK α-amiláz aktivitásának ismerete fontos – tárolhatóság – sütőipari feldolgozhatóság Csapadékos betakarítási idő → intenzív keményítőbontás Magas enzimaktivitású liszt → rossz minőségű kenyér – Kenyér tészta gázvisszatartó képessége alacsonyabb, a tészta laposabb, kedvezőtlen bélszerkezetű Nagymértékben finomított lisztek enzimjeinek nincs aktivitásuk, ezért külön cukrot kell a tésztába adagolni
Kemé Kem ényí nyítőt ká károsí rosító hibá hibák fajtá fajtái Új gabona őrleménye (friss liszt): – az érési folyamatok még nem fejeződtek be – az utóérés során a cukor nem alakult át teljesen keményítővé – sok a kismolekulájú vízben oldható szénhidrát (pl: cukor, dextrin) – a tészta gyorsan érik és kel, terülékeny, lágyuló, a sütéskor gyorsan pirul. – Javítása: • kötelező tárolási idő (legkevesebb egy hét) betartása • régi liszttel keverve felhasználni • aszkorbinsav adagolása • keményebb, rövidebb érési idejű, savanyúbb tészta készítése • hűvösebb kemencében sütés • a liszt levegőztetése
6
Kemé Kem ényí nyítőt ká károsí rosító hibá hibák fajtá fajtái Csírázott gabona lisztje: – Huzamosabb 0,5 °C alatti tárolás → fokozódó alfa-amiláz tevékenység → a keményítő rongálódik, gyengébb sikér minőség – Ragacsosság, kelő tésztájuk terülékeny (fehérjék részleges lebontása), kemencében gyorsan pirulnak (nagyobb cukortartalom) – Javítása: • egészséges liszttel keverve dolgozható fel. – Egészséges lisztből dagasztott tészta → sülésnél 60°C felett a sikér megalvad, vizet ad le, → a keményítő elcsirizesedik, a rendelkezésre álló teljes vízmennyiséget megköti.
– A csírázott gabona őrlemény esetén nincs a tésztában elegendő elcsirizesedésre, tehát vízlekötésre képes keményítő – A víz jelentős része szabadon marad a tésztában, amiben feloldódnak a keményítő lebontásából származó dextrinek, cukrok – ragacsos kenyérbél – a fehérjék részleges lebontása miatt – kelő tésztájuk terülékeny, – nagyobb cukortartalmuk miatt – a kemencében gyorsan pirulnak.
Sütéshez használt búza lisztek A legkevesebb korpa a süteményekhez használatos BL 55-ös fehér lisztben, a legtöbb a sötét BL 160-as és BL 225-ös lisztben marad. Kenyérkészítéshez leggyakrabban a BL 80-as és BL 112-es búzaliszteket használjuk. lisztek elnevezése: két betű és 2-3 számjegy – Betűk: búza, illetve a rozs-eredetre utalnak – Számjegyek: a kérdéses lisztben megengedett maximális hamutartalom százszorosa – Például a „BL 112”-es: búzaliszt, hamutartalma legfeljebb 1,12 %
7
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐÉlesztős tészták S. cerevisiae anaerob erjesztés (cukorból →CO2, etil-alkohol, szerves savak, észterek) a kis buborékok formájában a tésztában visszamaradó CO2 biztosítja a kenyérbélzet megfelelő lazítottságát pH 5,4-6,0 Kelesztés 3-16 óra az erjedési folyamat sebességét a rendelkezésre álló erjeszthető cukor mennyisége, a hőmérséklet és a pH befolyásolja. Optimális az 5-6 közötti pH és a 30 °C körüli h őmérséklet.
Sütőipari élesztő Legfontosabb enzimei – Zimáz-enzimrendszer – alkoholos erjesztést katalizálja – Maltáz – malátacukrot bontja – Szacharáz – répacukrot bontja • Sütőipari szempontból nagyon fontosak • A zimáz-enzimrendszer csak a glükózt és a fruktózt képes erjeszteni. Ezeket a liszt csak nagyon kis mennyiségben tartalmazza a belőlük termelhető CO2-gáz nem volna elég a tészta lazításához • A tészta érése közben a liszt amilázai maltózt hasítanak le, amit az élesztő maltáz enzime két glükóz-molekulára bont ezek már jól erjeszthetők. • A répacukrot az élesztő szacharáza hidrolizálja erjeszthető cukrokká – Fehérje és zsírbontó enzimek – élesztősejtek tápanyagfelvétele Száraz, szellős, +2°C és +20°C közötti raktárhelyiségben, 8-10 na pig értékcsökkenés nélkül tárolható
8
Sütőipari élesztő Legfontosabb jellemzője a nagy felhajtóerő – Az élesztőminta meghatározott mérési körülmények között és időtartam alatt mennyi széndioxid gázt tud termelni – A nagy maltáz aktivitású élesztőtörzsek felhajtóereje nagyobb és a gáztermelésük üteme gyorsabb – A felhajtóerőt csökkenti, a tésztakészítéshez felhasznált só, az erjedés alatt keletkező tejsav és ecetsav – A hőmérséklet is nagy hatással van a gáztermelésre • kb. 40°C-ig fokozódik, e fölött fokozatosan csökke n, majd 60°C körül teljesen megszűnik és az élesztőgombák hamarosan elpusztulnak
Az élesztőgombák életfolyamatai Alkoholos erjedés: C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 205 kJ (92 kJ ATP-ben + 113 kJ hő) Légzés: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 2876 kJ (1288 kJ ATP-ben + 1588 kJ hő)
Kenyérkovászba adagolt élesztősejtek – Elég sok oxigén – Hőmérséklet viszonylag alacsony, 25°C – Aerob anyagcsere, élesztő-sarjadzás megindulása, élesztőszaporodás
Dagasztás – az egész rendszert a kovásszal bevitt széndioxid-gáz telíti, hőmérséklet magasabb, 30°C – anaerob alkoholos erjesztéssel kénytelenek energiát nyerni
9
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐKovászos tészták ■ A kovász előtészta, amely lisztből, vízből és élesztőből áll ■ Célja • Az élesztőgombák elszaporítása, miáltal nagyobb lesz a lazító hatása • A savtermelő mikrobák elszaporítása, ezáltal az íz és az aroma kialakítása • A fehérjék duzzadásának elősegítése
Kovász készítése Hozzávalók: Liszt a dagasztáshoz szükséges mennyiség 25–65%-a; Víz a kovászoláshoz felhasznált liszt tömegének 50–120%-a; kovászmag (megmaradt régi tészta vagy érett kovász) a kovászoláshoz felhasznált liszt tömegének 2–4%-a, szerepe az erőteljesebb savanyítás, gyorsabb érés; élesztő
10
Munkamenet Az alapanyagokat dagasztógéppel összekeverjük, a kovász hőmérsékletét a víz hőmérsékletével állítjuk be, 25–30 °C-ra. A kovászt érni hagyjuk, az érést befolyásolja a kovász sűrűsége, hőmérséklete és az élesztő mennyisége. Érési idő – rövid 3–4 óra, süteményeknél; – közepes 6–8 óra, búzakenyereknél; – hosszú 16–20 óra, rozskenyereknél.
Az érettség megállapítása – érzékszervi úton, az illat, térfogatváltozás és a rugalmasság alapján, – savfokméréssel.
Az érési idő letelte után a tésztához szükséges többi összetevőt hozzáadjuk, és tésztát dagasztunk.
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐKovászos tészták
■ Élesztőszám 105-106/g - Szaporodás - Alkoholos erejedés és CO2 termelés Tészta fellazulás
11
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐKovászos tészták Homo- és heterofermentatív tejsavbaktériumok (Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus fajok) a liszt saját mikrobiótájából - 108-1010/g - Tejsav, ecetsav termelés (pH 3,5-4,8) tejsav:ecetsav=3:1 Kovász savanyodás Kenyér aroma kialakulása Kenyér nyúlósódás elleni természetes védelem
Homofermentatív tejsavas erjedés C6H12O6 glükóz
2 CH3-CH(OH)-COOH + 192 kJ (92 kJ ATP-ben + 100 kJ hő) tejsav
A kovászokban savtermelést végző legfontosabb homofermentatív tejsavbaktériumtörzsek – Lactobacillus lactis – Lactobacillus delbrückii – Lactobacillus plantarum – Streptococcus lactis
12
Heterofermentatív tejsavas erjedés C6H12O6 glükóz
2 CH3-CH(OH)-COOH + CH3-COOH + CO2 hő) tejsav ecetsav
kis mennyiségben keletkező anyagok – Acetoin – 2,3-butilén-glikol kenyéraroma kialakítása – Diacetil A kovászokban savtermelést végző legfontosabb heterofermentatív tejsavbaktériumtörzsek – Lactobacillus brevis – Lactobacillus fermenti
Spontán erjedéssel készülő tészták 5-6 napon keresztül újabb liszt és vízmennyiség adagolásával lépésrőllépésre növelik a kovász mennyiségét A fokozódó savanyodással háttérbe szorítjuk a Gram-negatív baktériumok életműködését A liszt eredeti mikrobiótájából kifejlődnek azok a élesztőtörzsek, amelyek már többékevésbé alkalmasak a tészta lazítására
13
Sütés ■ ■
■ ■ ■ ■
50 °C felett az éleszt ők elpusztulnak 60-80 °C között a fehérjék denaturálódnak, a keményítő csirizesedik, a tészta megszilárdul 80-100 °C-on a bél víztartalma 30-40% 100 °C felett Maillard-reakció A héj víztartalma 16% a maghőmérséklet nem haladja meg a 100 °C-ot
Kenyér mikrobás romlása – kenyér betegségek Nyúlósodás A legelterjedtebb kenyérbetegség A sütést túlélő spórák – 78 %-a Bacillus subtilis • a bélzet jellegzetes szagú, nyúlós, ragacsos, széttörésekor szálhúzásfigyelheető meg
– 11 %-a Bacillus licheniformis • A megtámadott bélzet száraz, repedezett, „korhadt” jellegű
– 11 %-a Bacillus cereus • A kenyér nedves rongyra emlékeztető szagú, bélzete nedves, ragadós, piszkos sárga színű, de széttörésekor szálhúzás nem tapasztalható
14
Bacillus subtilis vegetatív sejtjei, ill. spórái háromféle módon juthatnak be a kenyér tésztájába: – a lisztben már eleve jelen vannak, – a sajtolt élesztővel és – a sütőüzem felszerelésén lévő szennyeződésekről.
Bacillus cereus spórák hőtűrése Elpusztításukhoz szükséges idő: 100 °C-on 5,5-6,0 óra, 109 – 113 °C-on 45 perc 122 – 123 °C-on 10 perc Sütés alatt a kemence hőmérséklete 250-300 °C Sütés alatt a kenyér maghőmérséklete 98-99 °C
15
Bacillus subtilis spórák hőpusztulási görbéje 100 °C ° -on
Nyúlosodás kialakulása Kovász, tészta - vegetatív Bacillus subtilis sejtek szaporodása >pH-5,5-ig Kovászérés előrehaladtával gátlódnak Kemence – vegetatív sejtek gyorsan elpusztulnak – spórák kenyér belsejében túlélnek
Spórák 30-36 óra alatt kicsírázhatnak és nyúlóssá tehetik a kenyeret Bacillus subtilis – erélyes papain-típusú proteázai, amilázai a hőkezelés hatására könnyen megtámadhatóvá vált fehérjéket és poliszacharidokat (elsősorban keményítőt) hidrolizálják – kellemetlen szagú, ragacsos a bélzet
16
Tészta savanyúságának szabályozása A tészta természetes savanyítása szabályozható a kovász technológiai mutatóinak változtatásával – – – – –
Nagyság Konzisztencia Hőmérséklet Érési idő Kovászmag adagolása
Feltétlenül kerülni kell a kenyér túlzott megsavanyítását, mert – nagy erjedési veszteséget okoz (rontja a fajlagos lisztfelhasználást), – a hazai fogyasztók nem kedvelik a határozottan savanyú íző kenyeret.
Savfokzónák A nyúlósodás fellépéséhez szükséges idő szempontjából – a kenyereknél három savfokzónát különböztethetünk meg. A-zóna: a 2,2-3,6 savfokú cipók a kisütés után 40 óra múlva romlottak, másfél napon belül megnyúlósodnak. B-zóna: a 3,6-4,6 savfokú kenyerek 40-88 órán belül nyúlósodtak meg. C-zóna: a 4,6 savfokúnál savanyúbb kenyerek esetében 10 napon belül, nyúlósodás egyetlen esetben sem lépett fel
17
Gyakorlati tanulságok A nyári hónapokban nem szabad 2,2-3,6 savfokú kenyeret sütni, A 3,6-4,6 savfokra savanyítás még nem nyújt tökéletes védelmet, de már késleltető hatása van. Május 15 és szeptember 15 között célszerű kenyereink savfokát 4,6-4,8 értékre beállítani, így megakadályozzuk a nyúlósodást
Véres kenyér Serratia marcescens Különleges tulajdonsága, hogy élettevékenysége során prodigiozin nevő vörös festéket képez A Serratia marcescens a liszt természetes mikroflórájában is megtalálható Sütés hőmérsékletén elpusztulnak Sejtjei a szálló porral a kenyér raktározása, szállítása, vagy értékesítése közben jutnak be a héj repedésein a nagyobb víztartalmú bélzetbe A bélzetben kisebb-nagyobb, nedves tapintású vörös foltokat hoznak létre. Meleg helyen tárolt kenyérben 24 óra alatt a bélzetet teljes keresztmetszetében vörössé teszik E kenyérbetegség fellépését jellegzetes szag megjelenése nem kíséri Fellépése elleni védekezési mód, a tisztasági előírások gondos betartása.
18
Kenyérromlást okozó penészgombák A lisztek eredeti mikrobiótájában sok penészgomba található. Sütés hőmérsékletén elpusztulnak A már kisült kenyerek héjának résein át jutnak el a bélzetbe, ahol néhány napon belül penésztelepeket hozhatnak létre. A kenyéren leggyakrabban előforduló penészgombák – Aspergillus nemzetség: A. candidus, A. flavus, A. fumigatus, A. glaucus, A. nidulans és A. niger. – Penicillium nemzetség: P. crustaceum, P. glaucum és P. olivaceum. – Mucor nemzetség: M. mucedo és M. pusillus. – Monilia nemzetség: M. aurea és M. sitophila. – Egyéb fajok: Rhizopus nigricans, Oospora variabilis és Oidium auranticum. Penészedés késleltetésére – UV besugárzás alatt végzett szeletelés és csomagolás – Csomagolóanyag belső felületének impregnálása pl.: szorbinsavval – A termék tésztájába adagolt penészedést gátló szerek használata propionsav, szorbinsav, ecetsav
CUKOR A cukorrépa nyersanyag földdel szennyezett Úsztatás, vizes mosás, szeletelés, kilúgozás Sűrítés, kristályosítás, finomítás Megengedett mikrobaszám 1,5 x 102/ 10g Leuconostoc, cukortűrő élesztők, penészek Savképző termofil spórások G. stearothermophylus, B. coagulans Zöldségkonzervek romlása: felöntőlében simasavanyító spórások Üdítőitalok romlása
19
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐSzáraztészták Tojással vagy anélkül Gyúrás, nyújtás, préselés, formázás, Szárítás: - A nedvességtartalom 25-30%-ról 10-12%-ra csökken - Kritikus av= 0,86 Staph. aureus
SÜTŐ- és TÉSZTAIPARI TERMÉKEK SÜTŐSütemények Töltött sütemények: -
Töltelék romlandó (magasabb pH, av) Spórás pálcák (B. cereus) Staph. aureus Coliform, E. coli Nagy cukortartalmú vagy gyümölcsös töltelékek - élesztőgombák
Fagyasztott tészták - Mikrobaszám csökken a -18 °C-os tárolás alatt
20
Reggeliző cereáliák, snack snack--ek a technológiában (puffasztás, extrudálás stb.) víz hozzáadása mikrobás szaporodás elképzelhető hőközlés a nedvesítés alatt mikrobaszám csökken mikotoxin-veszély! adalékanyagok szennyező szerepe
ÉDESIPARI TERMÉKEK Csokoládé Alapanyaga a kakaópor • Kakaóbab erjesztése, pörkölése, héjeltávolítása, őrlése • Kakaóvaj préselése • Kakaópor 10-24% vajat tartalmaz • Kis av és nagy zsírtartalom védő hatású • Salmonella, Staph. aureus!
Cukorkák keménycukorkák: mikrobiológiai romlás csak a töltelékes cukorkáknál fondant-ok (szaloncukor, 8-12% víztartalom) zselés cukrok (20% víztartalom) penészedés
Kekszek, ostyák kis av, több hónapig eltarthatók
21
MÉZ Antimikrobás hatás: • Cukortartalom > 80%, • av < 0,6 • pH 3,2-4,5 • glükózoxidáz termelte H2O2 • a virágokból bekerült flavonoidok, fenolok, szerves savak Baktériumspórák életben maradnak, de nem csíráznak ki Extrém esetekben élesztőgombák (víztartalom 17% felett, tárolás magasabb hőmérsékleten) (csecsemő botulizmus!)
22
