Dro\u017cd\u017ce to jednokom\u00f3rkowe grzyby mikroskopowe, kt\u00f3re stanowi\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 mikrobioty r\u00f3\u017cnorodnych nisz ekologicznych. To typowe chemoorganotrofy, czyli organizmy cudzo\u017cywne, wykorzystuj\u0105ce zwi\u0105zki organiczne, kt\u00f3re s\u0142u\u017c\u0105 im jako \u017ar\u00f3d\u0142o w\u0119gla i energii. Dro\u017cd\u017ce rozmna\u017caj\u0105 si\u0119 g\u0142\u00f3wnie poprzez p\u0105czkowanie. Najbardziej znane dro\u017cd\u017ce, tzw. szczepy szlachetne, nale\u017c\u0105 do gatunku Saccharomyces cerevisiae, i znajduj\u0105 szerokie zastosowanie w klasycznych procesach fermentacyjnych. Jednak jak dot\u0105d opisano i zidentyfikowano ju\u017c ponad 1500 gatunk\u00f3w dro\u017cd\u017cy, kt\u00f3re wp\u0142ywaj\u0105 na przebieg r\u00f3\u017cnych proces\u00f3w fermentacyjnych.<\/p>\n\n\n\n
Obecno\u015b\u0107 dro\u017cd\u017cy w produktach spo\u017cywczych mo\u017ce by\u0107 wynikiem zastosowania okre\u015blonych technologii, ale r\u00f3wnie\u017c mo\u017ce mie\u0107 istotne znaczenie z punktu widzenia bezpiecze\u0144stwa \u017cywno\u015bci, zw\u0142aszcza je\u017celi dro\u017cd\u017ce s\u0105 chorobotw\u00f3rcze i stanowi\u0105 zagro\u017cenie dla zdrowia publicznego. Jednak znaczenie zanieczyszczenia \u017cywno\u015bci niepo\u017c\u0105danymi dro\u017cd\u017cami jest powszechnie uznawane za ma\u0142o istotne, w por\u00f3wnaniu do zanieczyszczenia patogenami bakteryjnymi.<\/strong> Infekcje, spowodowane przez dro\u017cd\u017ce, poza kilkoma znanymi patogenami z gatunk\u00f3w Candida albicans i Cryptococcus neoformans, zwykle nie s\u0105 przenoszone przez \u017cywno\u015b\u0107. Dro\u017cd\u017ce zanieczyszczaj\u0105ce mog\u0105 jednak obni\u017ca\u0107 sensoryczne cechy \u017cywno\u015bci (zmiana zapachu, barwy czy wyra\u017ane objawy gazowania). <\/p>\n\n\n\n Z drugiej strony metabolizm dro\u017cd\u017cy i produkcja alkoholi oraz estr\u00f3w mo\u017ce kszta\u0142towa\u0107 po\u017c\u0105dane cechy sensoryczne niekt\u00f3rych produkt\u00f3w fermentowanych, np. niekt\u00f3rych rodzaj\u00f3w piwa czy ser\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n Dlaczego dro\u017cd\u017ce produkuj\u0105 tak z\u0142o\u017cony profil zwi\u0105zk\u00f3w smakowo-zapachowych wci\u0105\u017c pozostaj\u0105 pewn\u0105 tajemnic\u0105, chocia\u017c w dost\u0119pnej literaturze naukowej pojawi\u0142o si\u0119 ju\u017c kilka wyja\u015bnie\u0144 i hipotez. <\/p><\/blockquote><\/figure>\n\n\n\n Metabolity dro\u017cd\u017cy odgrywaj\u0105 rol\u0119 w syntezie specyficznych element\u00f3w budulcowych kom\u00f3rek, w r\u00f3wnowa\u017ceniu potencja\u0142u redoks, regulacji wzrostu oraz w reakcjach detoksykacji lub sygnalizacji\/komunikacji mi\u0119dzykom\u00f3rkowej. (1) produkcj\u0119 kwas\u00f3w organicznych, etanolu oraz ciep\u0142a kt\u00f3re s\u0105 wynikiem aktywno\u015bci drobnoustroj\u00f3w a tak\u017ce (2) z\u0142o\u017cony zesp\u00f3\u0142 reakcji biochemicznych inicjowanych przez dyfuzj\u0119 produkt\u00f3w metabolizmu drobnoustroj\u00f3w w li\u015bcieniach. Fermentacja ma wi\u0119c na celu up\u0142ynnienie i usuni\u0119cie resztek miazgi, inaktywacj\u0119 zarodk\u00f3w a tak\u017ce syntez\u0119 zwi\u0105zk\u00f3w wp\u0142ywaj\u0105cych korzystnie na cechy organoleptyczne ziaren. W czasie kilkunastodniowej fermentacji konieczne jest mieszanie zawarto\u015bci pryzmy, raz lub dwa razy dziennie, w celu napowietrzenia i utrzymania stabilnej temperatury nie przekraczaj\u0105cej poziomu 45\u201350 \u00b0 C.<\/p>\n\n\n\n autorka:<\/p>\n\n\n\n dr hab. in\u017c Dorota Kr\u0119giel, prof. P\u0141 Dro\u017cd\u017ce maj\u0105 d\u0142ug\u0105 histori\u0119 w procesach produkcji \u017cywno\u015bci. S\u0105 stosowane od wiek\u00f3w do wypieku chleba oraz do produkcji napoj\u00f3w alkoholowych, np. wina lub piwa. Rola dro\u017cd\u017cy w innych procesach fermentacyjnych jest zwi\u0105zana z procesami sukcesyjnymi, w kt\u00f3rych aktywn\u0105 rol\u0119 wykazuj\u0105 g\u0142\u00f3wnie bakterie kwasu mlekowego (kefir) lub bakterie octowe (ocet winny, nap\u00f3j kombucha). Dro\u017cd\u017ce s\u0105 tak\u017ce […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":11356,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[935,934,911],"tags":[],"class_list":["post-11355","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bezpieczenstwo-produkcji","category-nowe-technologie","category-slodyczeprzekaski"],"yoast_head":"\n
Dro\u017cd\u017ce w procesach fermentacyjnych<\/strong>
W przypadku \u017cywno\u015bci fermentowanej dro\u017cd\u017ce s\u0105 uwa\u017cane za korzystne i wa\u017cne z technologicznego punktu widzenia. G\u0142\u00f3wny metabolizm dro\u017cd\u017cy klasycznych wykorzystywanych do proces\u00f3w fermentacyjnych to biokonwersja cukr\u00f3w do etanolu, dwutlenku w\u0119gla i tzw. produkt\u00f3w ubocznych fermentacji (wy\u017cszych alkoholi, estr\u00f3w, zwi\u0105zk\u00f3w fenolowe, pochodnych kwas\u00f3w t\u0142uszczowych, zwi\u0105zk\u00f3w siarki). Profil produkt\u00f3w ko\u0144cowych ma istotne znaczenie nie tylko w produkcji napoj\u00f3w alkoholowych oraz pieczywa, ale tak\u017ce w procesach \u2018psucia\u2019 \u017cywno\u015bci. <\/p>\n\n\n\n
Niekt\u00f3re procesy fermentacyjne, na pocz\u0105tku kt\u00f3rych dro\u017cd\u017ce s\u0105 dodawane jako kultury starterowe, maj\u0105 d\u0142ug\u0105 histori\u0119 i zosta\u0142y szczeg\u00f3\u0142owo zbadane dla produkcji piwa, win, fermentowanych w\u0119dlin lub ser\u00f3w. Inne procesy prowadzone z udzia\u0142em dro\u017cd\u017cy s\u0105 zdecydowanie mniej poznane i kontrolowane. Tego typu fermentacje, np. fermentacja ziaren kakao lub kawy, produkcja napoju kombucha, s\u0105 z\u0142o\u017cone i polegaj\u0105 na sukcesji poszczeg\u00f3lnych populacji drobnoustroj\u00f3w, a ka\u017cda z tych grup spe\u0142nia swoj\u0105 specyficzn\u0105 rol\u0119 w kszta\u0142towaniu\/ modyfikacji \u015brodowiska fermentacyjnego. Poniewa\u017c wi\u0119kszo\u015b\u0107 tego typu proces\u00f3w fermentacyjnych polega na konwersji sacharyd\u00f3w do kwas\u00f3w organicznych, a dro\u017cd\u017ce odgrywaj\u0105 w tych procesach rol\u0119 po\u015bredni\u0105, uwaga badaczy i technolog\u00f3w koncentruje si\u0119 na bakteriach kwasu mlekowego. Dro\u017cd\u017ce s\u0105 tu niejako pomijane.<\/p>\n\n\n\n
Dro\u017cd\u017ce w produkcji kakao<\/strong>
Owocem drzewa kakaowego (Theobroma cacao) jest str\u0105k zawieraj\u0105cy 20\u201340 ziaren przypominaj\u0105cych kszta\u0142tem fasol\u0119. \u015awie\u017ce nasiona osadzone s\u0105 w \u015bluzowatej miazdze. Ta w\u0142\u00f3knista masa stanowi pod\u0142o\u017ce dla pierwszego etapu fermentacji, bardzo wa\u017cnego w produkcji kakao. Miazga jest bogat\u0105 po\u017cywk\u0105 dla wzrostu drobnoustroj\u00f3w i zawiera oko\u0142o 82\u201387% wody, 10\u201315% sacharyd\u00f3w (glukoza, fruktoza i sacharoza), 2\u20133% pentozan\u00f3w, 1\u20133% kwasu cytrynowego i 10\u201315% pektyn. Miazga zawiera tak\u017ce bia\u0142ka, lipidy, aminokwasy i witamin\u0119 C. Wysoka zawarto\u015b\u0107 pektyn, a tak\u017ce innych polisacharyd\u00f3w (1\u20132%), sprawia, \u017ce miazga jest do\u015b\u0107 lepka, co na pocz\u0105tku utrudnia dynamiczny przebieg proces\u00f3w fermentacyjnych.
Ka\u017cde ziarno kakaowca sk\u0142ada si\u0119 dw\u00f3ch li\u015bcieni i jednego zarodka, zawartych w os\u0142once nasiennej. Zbadano, \u017ce nasiona w dojrza\u0142ych i nieuszkodzonych owocach kakaowych s\u0105 niemal wolne od zanieczyszcze\u0144 mikrobiologicznych<\/strong>. Surowe kakao ma w\u0142a\u015bciwo\u015bci \u015bci\u0105gaj\u0105ce i nieprzyjemny smak, natomiast poddane fermentacji, suszeniu i pieczeniu uzyskuje przyjemny, charakterystyczny smak i aromat.
Podczas zbioru owoce s\u0105 ostro\u017cnie usuwane z \u0142odygi drzewa kakaowego, a nast\u0119pnie rozcinane. Po rozci\u0119ciu usuwa si\u0119 miazg\u0119, a nasiona trafiaj\u0105 do fermentowni, gdzie s\u0105 poddawane fermentacji w pryzmach lub na tackach. Fermentacj\u0119 ziaren kakaowca mo\u017cna podzieli\u0107 na dwa wa\u017cne procesy: <\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.bikotech.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/04\/kakao.jpg\")
Zmiany fizyczne i chemiczne ziaren w procesie fermentacji zapewnia specjalny ekosystem drobnoustroj\u00f3w rozwijaj\u0105cy si\u0119 na zasadzie sukcesji. Sukcesja mikrobiologiczna jest definiowana jako zmiana sk\u0142adu gatunkowego pod wp\u0142ywem zmian \u015brodowiskowych. W sukcesji proces\u00f3w fermentacyjnych ziaren kakao bior\u0105 udzia\u0142 r\u00f3\u017cne grupy drobnoustroj\u00f3w: grzyby strz\u0119pkowe, dro\u017cd\u017ce, bakterie kwasu mlekowego, bakterie kwasu octowego oraz niekt\u00f3re gatunki bakterii przetrwalnikuj\u0105cych tlenowych z rodzaju Bacillus.
Mi\u0105\u017csz ziaren zawiera du\u017c\u0105 ilo\u015b\u0107 sacharyd\u00f3w ulegaj\u0105cych fermentacji, takich jak glukoza i fruktoza, a tak\u017ce wykazuje niskie pH oko\u0142o 3,0\u20133,5, co wynika z obecno\u015bci kwasu cytrynowego. To s\u0105 do\u015b\u0107 selektywne warunki, kt\u00f3re pozwalaj\u0105 tylko na rozw\u00f3j dro\u017cd\u017cy, kt\u00f3re dominuj\u0105 w pierwszych 12\u201348 godzinach fermentacji, osi\u0105gaj\u0105c poziom namno\u017cenia kom\u00f3rek wynosz\u0105cy 107\u2013108\/g. Dro\u017cd\u017ce aktywne w tym \u015brodowisku to, opr\u00f3cz rodzaju Saccharomyces, tak\u017ce dro\u017cd\u017ce niekonwencjonalne, nale\u017c\u0105ce do rodzaj\u00f3w: Kloeckera, Hanseniaspora, Candida, Pichia i Kluyveromyces. Opr\u00f3cz klasycznej fermentacji prowadzonej przez Saccharomyces sp., rola dro\u017cd\u017cy niekonwencjonalnych polega na asymilacji kwasu cytrynowego zawartego w miazdze. W wyniku tych przemian dochodzi do wzrostu warto\u015bci pH \u015brodowiska fermentacji do poziomu powy\u017cej 4,0, co stwarza korzystniejsze warunki dla wzrostu bakterii kwasz\u0105cych. W czasie fermentacji dochodzi tak\u017ce do produkcji enzym\u00f3w pektynolitycznych, co obni\u017ca lepko\u015b\u0107 pulpy, umo\u017cliwiaj\u0105c tym samym lepsze napowietrzenie miazgi podczas fermentacji. Istotna jest tak\u017ce produkcja kwas\u00f3w organicznych (kwas szczawiowy, bursztynowy, jab\u0142kowy i octowy) a tak\u017ce lotnych zwi\u0105zk\u00f3w organicznych (fuzle, kwasy t\u0142uszczowe, estry kwas\u00f3w t\u0142uszczowych), kt\u00f3re s\u0105 prekursorami p\u00f3\u017aniej syntetyzowanych zwi\u0105zk\u00f3w \u2013 prekursor\u00f3w charakterystycznego aromatu czekolady.<\/p>\n\n\n\n
Wykorzystanie kwasu cytrynowego i wzrost pH masy fermentacyjnej, a tak\u017ce coraz bardziej tlenowe \u015brodowisko sprawiaj\u0105, \u017ce w tych warunkach zaczynaj\u0105 rozwija\u0107 si\u0119 szczepy bakteryjne. Bakterie mlekowe z rodzaju Lactobacillus przekszta\u0142caj\u0105 resztkowe w\u0119glowodany w kwas mlekowy i octowy. Bakterie octowe z rodzaj\u00f3w Acetobacter, Gluconoacetobacter i Gluconobacter rosn\u0105 natomiast najlepiej w ostatniej tlenowej fazie fermentacji i utleniaj\u0105 wytworzony przez dro\u017cd\u017ce etanol do octanu i dalej do dwutlenku w\u0119gla i wody. Egzotermiczne przemiany bakterii octowych prowadz\u0105 do wzrostu temperatury fermentuj\u0105cej masy kakaowej. W warunkach kiedy procesy fermentacyjne prowadzone s\u0105 prawid\u0142owo, r\u00f3\u017cnorodno\u015b\u0107 dro\u017cd\u017cy, bakterii kwasu mlekowego oraz bakterii kwasu octowego jest ograniczona, a aktywno\u015b\u0107 tych grup drobnoustroj\u00f3w wp\u0142ywa na niezaburzone procesy sukcesyjne, prowadz\u0105c w efekcie do otrzymania wysokiej jako\u015bci sfermentowanego ziarna kakaowca.<\/p>\n\n\n\n
Warto zapami\u0119ta\u0107<\/strong>
W czasie procesu fermentacji ziaren kakao aktywno\u015b\u0107 dro\u017cd\u017cy jest niezb\u0119dna do przygotowania warunk\u00f3w sprzyjaj\u0105cych wzrostowi populacji bakterii mlekowych i octowych, zwi\u0119kszaj\u0105c poziom pH, prowadz\u0105c procesy up\u0142ynniania pektyn, a tym samym umo\u017cliwiaj\u0105c lekkie napowietrzanie \u015brodowiska. Produkcja kwas\u00f3w organicznych i zwi\u0105zk\u00f3w lotnych r\u00f3wnie\u017c przyczyniaj\u0105 si\u0119 do zmian sensorycznych i uwydatnienia po\u017c\u0105danych cech smakowo-zapachowych. Analizy fizyczne i chemiczne ziaren fermentowanych bez udzia\u0142u dro\u017cd\u017cy wykazywa\u0142y wi\u0119ksz\u0105 zawarto\u015b\u0107 nieup\u0142ynnionej miazgi, mniejsz\u0105 zawarto\u015b\u0107 etanolu, a tak\u017ce zwi\u0119kszone st\u0119\u017cenie wy\u017cszych alkoholi i estr\u00f3w. Ziarna poddane fermentacji bez udzia\u0142u dro\u017cd\u017cy by\u0142y koloru fioletowego (zamiast br\u0105zowego), a przygotowan\u0105 z nich czekolad\u0119 charakteryzowa\u0142 bardziej kwa\u015bny smak.<\/strong> Inne badania wykaza\u0142y, \u017ce zastosowanie jako starter\u00f3w dro\u017cd\u017cy S. cerevisiae, a tak\u017ce bakterii mlekowych Lactobacillus fermentum i octowych Acetobacter pasteurianus umo\u017cliwi\u0142o przeprowadzenie sprawnych i efektywnych proces\u00f3w fermentacyjnych, a z uzyskanych ziaren otrzymano czekolad\u0119 o w\u0142a\u015bciwych cechach organoleptycznych.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.bikotech.pl\/wp-content\/uploads\/2020\/06\/49ed8125-ebfc-44e3-97b7-fd2dd91a8aa5-1024x678.jpg\")
Katedra Biotechnologii \u015arodowiskowej
Wydzia\u0142 Biotechnologii i Nauk o \u017bywno\u015bci
Politechnika \u0141\u00f3dzka<\/p>\n\n\n\n
Pi\u015bmiennictwo<\/p>\n\n\n\n