MIKROBIOLÓGIA. Dr. Maráz Anna egyetemi tanár. Mikrobiológia és Biotechnológia Tanszék Élelmiszertudományi Kar Budapesti Corvinus Egyetem

Átírás

1 ERJEDÉSIPARI MIKROBIOLÓGIA Dr. Maráz Anna egyetemi tanár Mikrobiológia és Biotechnológia Tanszék Élelmiszertudományi Kar Budapesti Corvinus Egyetem

2 Ipari fermentációk Sejtek (általában mikroorganizmusok) elszaporítása ipari léptékben aerob, ritkábban anaerob körülmények között. A cél termék előállítása szabályozott fermentációs körülmények között.

3 Élesztőgombák - egysejtű szervezetek -sejt alakja: kerekded, tégla, megnyúlt (álhifa), fonalas -anyagcsere: légzés, többségüknél alkoholos erjesztés is - rendszertani helyük: Ascomycetes, Bazidiomycetes tagozat Saccharomyces cerevisiae

4 Sarjképzés Sarjheg Saccharomyces cerevisae

5 Álmicélum képzés Lehet: differenciálatlan pl. Pichia membranifaciens differenciált pl. Candida albicans

6 Ivaros folyamatok Schizosaccharomyces pombe aszkuszok S. cerevisiae aszkuszok (sporangiumok)

7 Erjedésiparban jelentős élesztőgomba fajok sensu stricto Saccharomyces fajok szerep S. bayanus bor, pezsgő S. cerevisiae sör, bor, pezsgő, etanol S. paradoxus bor S. pastorianus sör

8 Etanolos erjesztés glikolizis dekarboxiláz dehidrogenáz Glükóz piroszőlősav acetaldehid etanol Alkohol- Piruvát- CO 2 NADH 2 NAD

9 Az alkoholos erjedés biokémiai folyamatai

10 A sörgyártás technológiája Árpamaláta Csiráztatás Szárítás Őrlés Cefrézés Beoltás élesztővel Sörléfőzés Erjesztés Ászokolás Fejtés Kiszerelés

11 Európai sörtípusok Alsó erjesztésű (lager) sörök az erjesztés végén az élesztősejtek kiülepedve a kád/tank alján gyűlnek össze Az élesztő törzsek flokkulációs (csomósodó) képességgel rendelkeznek A sör CO 2 tartalma magas A főerjedést hosszú ászokolás (érlelés) követi Felső erjesztésű (ale) sörök Az élesztősejtek a főerjedés végén a sör tetejére felúszva a habban gyűlnek össze Az élesztő törzsek nem rendelkeznek flokkulációs (csomósodó) képességgel A sör CO 2 tartalma alacsony

12 A sörerjedés mikrobiológiai folyamatai Sörlé előkészítése: hűtés, szűrés, levegővel telítés Főerjedés 1/ sörlé beoltása, élesztő elszaporodása (biomassza termelés) 2/ erjesztés -maltóz sörélesztő 2 glükóz sörélesztő etanol + CO 2 -erjedési aromák termelése (vicinális diketonok, főként diacetil) Utóerjedés Élesztősejtek kiülepedése (láger sörök) vagy a habban való összegyűlése ( ale sörök) Ászokolás (láger söröknél) A diacetil lebontása, íz- és illatanyagok átalakítása, termelése, sör stabilizálódása

13 Sörélesztők általános tulajdonságai Általában diploidok Nem vagy rosszul spóráznak, de a spórák általában életképtelenek Speciális erjesztési és aromaképző tulajdonságokkal rendelkeznek (starter törzsek) Keményítőt és dextrineket nem bontják (nem erjesztik), de ezek enzimes bomlástermékeit igen (maltóz, maltotrióz)

14 Oltóélesztő (starter) fajok Sacch. pastorianus és S. cerevisae (melibiózt hasznosítják) Sacch. cerevisae (melibiózt nem hasznosítják) alsóerjedésű (lager) sör felsőerjedésű (ale) sör

15 A sörélesztő erjesztőképességét befolyásoló tényezők A beoltásra használt élesztő mennyisége A sejtek életképessége A fermentáció hőmérséklete A sörlé oxigén tartalma A sörlé erjeszthető szénhidrát tartalma A sörlé nitrogén tartalma Intracelluláris tartalék szénhidrátok (glikogén, trehalóz)

16 Mikrobiológiai minőségbiztosítás 1. Alapanyagok vizsgálata Víz mikrobiológiai vizsgálata ivóvíz minőségűnek kell lennie Maláta mikrobiológiai vizsgálata mikotoxinos (főként ochratoxinos) szennyezettség vizsgálata 2. Pótanyagok vizsgálata Izoszörp mikrobiológiai vizsgálata 3. Segédanyagok vizsgálata Sörélesztő mikrobiológiai vizsgálata Baktériumos fertőzöttség vizsgálata (pl. tejsavbaktériumok) Idegen- (vad-) élesztős fertőzöttség vizsgálata (pl. S. cer. var. diastaticus, nem-saccharomyces fajok)

17 Mikrobiológiai minőségbiztosítás (folyt.) 4. Sörélesztő fiziológiai vizsgálata Mikroszkópos morfológiai vizsgálat () Élő és holt sejt arány meghatározása vitális festéssel (pl. metilénkékkel) Sejtek tartaléktápanyag tartalmának vizsgálata glikogén tartalom vizsgálata lugolos festéssel Erjesztőképesség vizsgálata Biomassza termelés vizsgálata - szaporodás 10 és 28 C-on Flokkulációs képesség vizsgálata

18 Borászati mikrobiológia Szőlő mikrob. Erjedés mikrob. Termék mikrob.

19 A borkészítés technológiája szőlő zúzás, préselés must must beoltása Sacch. cerevisiae /bayanus palackozás érlelés bor lefejtése, kezelése erjesztés

20 A BORERJEDÉS MIKROBIOLÓGIÁJA Must: g/l cukor (glükóz, fruktóz)- SO 2 adagolása (baktériumok gátlása) 1.Spontán erjedés: A mustban lévő élesztőgombák végzik az erjesztést. Az erjesztő élesztőbióta összetételét a növekvő etanol koncentráció határozza meg. Élesztőgombák eredete: szőlő, talaj (Saccharomycesek környezetből) 1-2% EtOH-ig: Candida és Pichia fajok 5-6% EtOH-ig: Kloeckera (Hanseniaspora) fajok 9% EtOH-ig: Brettanomyces fajok 12-16% EtOH-ig: Saccharomyces fajok

21 2. Irányított erjedés: A mustot fajélesztőkkel oltják be, amelyek átveszik az erjesztést Fajélesztők: különböző borvidékekről izolált, kedvező technológiai tulajdonságú Saccharomyces cerevisiae és S. bayanus törzsek (általában szárított készítmények) Milyen a jó borélesztő? -Cukortűrő -Alkoholtűrő -SO 2 tűrő -egyedi tulajdonságok: hidegtűrő, csomósodó (flokkulens), porosodó (nemflokkulens)

22 A PEZSGŐ Bor másodlagos erjesztése élesztővel A borhoz cukrot és élesztőt adnak (alkoholtűrő, hidegtűrő, csomósodó). Erjedés után likőrözés.

23 Biológiai almasavbontás (főleg vörösboroknál) Az almasav erős savhatású, ezért 5g/l feletti koncentrációban erősen savas ízhatást eredményez. Almasav eredete: szőlő. A borélesztők nem bontják le Malolaktikus fermentáció: Tejsavbaktériumok az almasavat tejsavvá erjesztik. Oenococcus (Leuconostoc) oenos színtenyészetek alkalmazása

24 Borbetegségek, borhibák Borbetegségek: mikroorganizmusok okozzák Virágosodás: virágélesztők okozzák Candida, Pichia Zavarosodás, ízhibák: Dekkera, Zygosaccharomyces bailii Ecetesedés: ecetsav baktériumok okozzák (etanol oxidatív erjesztése ecetsavvá) Acetobacter aceti

25 Tejsavas romlás: savanyúkáposzta szag nyúlósodás tejsavbaktériumok okozzák Barnatörés: penész által termelt enzimek okozzák Iz- és szaghibák dohosság, vegyszeríz, fémíz Borhibák: Nem mikroorganizmusok okozzák Pl. Fémes törés -Fe 3+ okozza

26 Sütőélesztő gyártás Saccharomyces cerevisiae Sütőélesztő gyártás: Ipari fermentációval élesztő elszaporítása aerob körülmények között Alapanyag: melasz szacharóz szénforrás Szaporitás: levegőztetett, fed-bach fermentációval. Melasz adagolása az erjedés megindulásáig (katabolit represszió); ph 5-5,5 Termék: présélesztő és aktiv szárított élesztő

27 Sütőélesztő felhasználása Tészta kelesztése etanolos erjesztéssel CO 2 és etanol keletkezik Élesztő kelesztőképességét a hajtóerővel mérik (adott térfogat eléréséhez szükséges idő)