Biotechnológia pri výrobe syra: Od tradičnej výroby bryndze po moderné inovácie
Mlieko a mliečne výrobky hrajú nenahraditeľnú rolu v plnohodnotnej ľudskej výžive. Cieľom Medzinárodného dňa mlieka, ktorý sa oslavuje od roku 1957 pod záštitou Medzinárodnej mliekarskej federácie (IDF), je poukázať na ich biologicky významný obsah a mimoriadne nutričné vlastnosti a inšpirovať ľudí k ich každodennému zaradeniu do jedálnička. V kontexte mliečnych výrobkov má významné miesto aj syr, ktorého výroba je úzko spätá s biotechnologickými procesmi.
Mäkké syry, špeciálne syry a tvrdé syry s netradičnými novými chuťami patria k najrýchlejšie rastúcej kategórii výrobkov v tomto odvetví. Výrobcovia syrov preto musia používať výrobné systémy, ktoré spracujú surovinu kvalitne a účinne a umožnia flexibilnú zmenu výroby podľa preferencií spotrebiteľov.
Rôzne druhy syrov.
Tradičná výroba bryndze
Bryndza je tradičným slovenským produktom, má nezastupiteľné miesto v našej výžive i v národnej kuchyni asi od 15. storočia. Prvé záznamy o výrobe bryndze na území Slovenska pochádzajú z roku 1470. Bryndza, mäkký, miesený a solený ovčí syr, má na Slovensku nezastupiteľné miesto vo výžive a národnej kuchyni už od 15. storočia. Naši predkovia zistili, že najjednoduchší spôsob, ako uchovať nadojené čerstvé mlieko, je spracovať ho na mliečne výrobky. Bryndza sa vyrába z ovčieho hrudkového syra, hoci z cenových dôvodov sa často dopĺňa kravským syrom.
Dve verzie bryndze registrované Európskou komisiou sa od seba líšia podielom ovčej zložky. Slovenská bryndza musí obsahovať viac ako polovicu ovčieho syra a môže sa produkovať po celý rok, zatiaľ čo poľská Bryndza podhalańska musí mať viac ako 60 % ovčieho syra a môže sa vyrábať len od mája do septembra. Ovčie mlieko je bohatšie na všetky zložky z hľadiska výživy aj ochrany pred chorobami, pričom obsah vápnika je v ňom až dvojnásobný oproti kravskému mlieku.
Proces výroby bryndze
Bryndza vzniká zrážaním ovčieho mlieka pomocou syridla a následným kysnutím, počas ktorého sa rozmnožuje prirodzená mikroflóra. Keďže surové mlieko môže obsahovať nežiaduce mikroorganizmy, je dôležité, aby sa v tejto fáze výroby rýchlo rozmnožili "dobré" baktérie a potlačili ich rast.
Medzi tieto "dobré" baktérie patria baktérie mliečneho kysnutia (BMK), najmä rody Lactococcus, Lactobacillus, Streptococcus a ďalšie. Medzi potenciálne "zlé" mikroorganizmy prítomné v surovom mlieku patria Staphylococcus aureus, Escherichia coli a zástupcovia rodov Salmonella, Listeria a iné. Ak sa tieto baktérie rozmnožia nad kritické hodnoty, môžu po požití spôsobiť zdravotné komplikácie.
Slovenská bryndza.
Súboj mikroorganizmov pri výrobe syra
Výroba syra tak predstavuje akýsi súboj medzi "dobrom" a "zlom". Baktérie mliečneho kysnutia svojím rastom a metabolickou aktivitou spotrebúvajú živiny, ktoré sú nevyhnutné pre rozvoj iných mikroorganizmov. Zároveň produkujú látky s tlmiacim a konzervačným účinkom, ako sú organické kyseliny, oxid uhličitý, etanol, peroxid vodíka, diacetyl, reuterín, bakteriocíny a ďalšie metabolity.
Hygienické aspekty a zákysové kultúry
Na zamedzenie vzniku nepriaznivých zdravotných dôsledkov po konzumácii syrov zo surového mlieka je nevyhnutné, aby bola prvotná kontaminácia mlieka čo najnižšia a zároveň aby bol zabezpečený dostatok aktívnych "dobrých" baktérií mliečneho kysnutia. To sa dosiahne správnym nastavením podmienok kysnutia a zrenia, najmä teploty, obsahu soli a vlhkosti okolia.
Počet kyslomliečnych baktérií prirodzene prítomných v surovom mlieku je možné zvýšiť prídavkom zákysovej kultúry. Hoci sa to v súčasnosti v tradičnej salašníckej výrobe využíva len zriedkavo, prináša to výrazný efekt v ochrane syrov pred nežiaducimi mikroorganizmami.
Zároveň možno bryndzu zo surového ovčieho mlieka považovať za kultúrne dedičstvo, preto je dôležité ju zachovať aj pre nasledujúce generácie.
Často sa stretávame s mýtom, že nepasterizovaná bryndza je vysoko riziková potravina, nie je to však pravda. Ovčie syry i bryndza z nepasterizovaného mlieka majú bohatšiu mikroflóru i špecifickú chuť. Pri kysnutí syra dochádza ku procesom kyslomliečnymi kultúrami, ktoré v priebehu zrenia syra účinne potláčajú aj prípadné nežiadúce choroboplodné zárodky. Netreba sa preto obávať bryndze priamo zo salaša, práve naopak. Na Slovensku chované ovce tradičným spôsobom na pastve, majú najlepšiu bilanciu zdravia a chuti ich produktov.
Mikrobiálne spoločenstvá v syroch a ich význam
Majoritnú časť mikrobiálnej populácie v čerstvých syroch tvoria zákysové baktérie mliečneho kysnutia (BMK), ktoré dosahujú denzitu ≥ 108 KTJ.g-1 už v priebehu prvého dňa výroby syrov. Ich primárnou funkciou počas výroby syrov je zabezpečiť dostatočnú a rýchlu acidifikáciu mlieka, ktorá je dôležitá nielen z technologického, ale aj zo zdravotného hľadiska. Okrem BMK majú dôležité zastúpenie aj rôzne druhy kvasiniek a vláknitých húb, ktoré zabezpečujú tvorbu typických charakteristík jednotlivých variet syrov. Častým zástupcom sekundárnej mykobioty syrov je aj mikroskopická huba Geotrichum candidum. Jej rast možno pozorovať na povrchu syrov približne už na tretí deň zrenia, pričom denzita G. candidum dosahuje úroveň 105-107 KTJ.g-1 a prejavuje sa vo forme bieleho zamatového povlaku.
Regulácia mikroorganizmov pre kvalitu a bezpečnosť syrov
Pre dosiahnutie požadovanej kvality a bezpečnosti syrov je dôležité, aby rast, metabolická aktivita a vzájomné interakcie prítomných mikroorganizmov boli pod kontrolou. Na základe dôkladnej znalosti rastových charakteristík a štúdia vplyvu podmienok prostredia na mikrobiálny rast je možné regulovať správanie sa mikroorganizmov počas výroby syrov a následne tak ovplyvňovať kvalitu finálnych produktov.
Výskum dynamiky rastu mikroorganizmov
V rámci výskumu bola použitá komerčná zákysová kultúra Fresco DVS 1010 (Christian Hansen, Hørsholm, Dánsko) a izolát G. candidum J (OVHKP, FCHPT STU v Bratislave), ktorý bol izolovaný z bryndze. Ich spoločný rast bol sledovaný v kvapalnom médiu (UHT mlieko s 1,5 %-ným obsahom tuku) a v tuhom médiu (hrudkový syr z pasterizovaného kravského mlieka vyrobený za laboratórnych podmienok), pričom vplyv aktivity vody bol sledovaný počas kultivácie v rastových médiách bez ich úpravy a po úprave 1 %-ným prídavkom NaCl. Paralelné vzorky mlieka, resp. syrov boli staticky aeróbne inkubované pri teplotách 12 - 30 °C. Pomocou primárneho prediktívneho modelu bolo zistené, že lag fáza G. candidum v syre je kratšia, zároveň rýchlosť rastu a maximálna denzita v stacionárnej fáze sú vyššie v porovnaní s rastovými parametrami izolátu zaznamenanými pri jeho raste v UHT mlieku. Dobrú rastovú aktivitu v syre vykazovali aj BMK a vďaka ich metabolickej aktivite sa pH v tuhom médiu začalo znižovať skôr ako v tekutom mliečnom médiu. Prídavkom 1 % NaCl nedochádzalo k významnej zmene rastovej či metabolickej aktivity sledovaných mikroorganizmov.
Surové mlieko, ako základná surovina pre výrobu mnohých druhov tradičných syrov, je potenciálnym nosičom rôznych patogénnych mikroorganizmov, vrátane baktérií Escherichia coli a Staphylococcus aureus.
Preto je pre potravinárskych mikrobiológov veľkou výzvou zabezpečiť mikrobiologickú bezpečnosť takýchto tradičných syrov a súčasne zachovať výrobu bez tepelného ošetrenia surovín či hotových produktov. Hoci baktérie mliečneho kysnutia natívne prítomné v mlieku vykazujú inhibičný a antimikrobiálny efekt voči mnohým nežiaducim mikroorganizmom, ich prirodzená aktivita je častokrát nedostatočná.
Zabezpečenie mikrobiologickej bezpečnosti syrov zo surového mlieka
Zabezpečenie mikrobiologickej bezpečnosti tradičných syrov vyrábaných bez tepelného ošetrenia surovín či hotových produktov je preto veľkou výzvou.
Ko-kultivačné experimenty s patogénmi a baktériami mliečneho kysnutia
Pre kvantitatívny popis rastu patogénov v prítomnosti baktérií mliečneho kysnutia kultúry Fresco DVS 1010 (Christian Hansen) boli v UHT mlieku (1,5 % tuku, Rajo, Slovensko) vykonané ko-kultivačné experimenty s izolátmi E. coli BR a S. aureus 2064 pri teplotách 12 - 37 °C. Počiatočné koncentrácie patogénov boli na úrovni N0 ≈ 3 log KTJ.ml-1, počiatočná koncentrácia BMK bola v jednotlivých experimentoch na úrovni N0 ≈ 3 - 6 log KTJ.ml-1. Závislosť aktuálnej denzity jednotlivých skupín mikroorganizmov bola vyhodnotená v závislosti od času pomocou zrieďovacej kultivačnej metódy.
Výsledky experimentov
Výsledkom práce sú závislosti rastovej rýchlosti a koncentračného nárastu testovaných baktérií do teploty a počiatočnej koncentrácie kultúry Fresco. Zatiaľ čo na rastovú rýchlosť mikroorganizmov mala výrazný vplyv teplota a zvyšovaním obsahu BMK sa nedosiahlo požadované spomalenie ich rastu, v prípade nárastu koncentrácie patogénov zohral kľúčovú úlohu práve obsah BMK na začiatku experimentu. Vzhľadom na to, že v praxi je dôležitejší obsah sledovaných mikroorganizmov vo finálnom produkte než ich špecifická rastová rýchlosť, z príslušných rovníc je možné jednoducho vypočítať minimálnu počiatočnú koncentráciu kultúry Fresco nevyhnutnú pre zabezpečenie akceptovateľného nárastu E. coli a S. aureus.
Závery pre prax
Pridanie aktívnych baktérií mliečneho kysnutia, dodržanie správnych výrobných teplôt a dôkladná hygiena v produkcii syrov zo surového mlieka dokážu výrazne pomôcť pri zabezpečení ich mikrobiologickej kvality aj bez nutnosti tepelného ošetrenia suroviny.
Vplyv faktorov na mikroflóru bryndze
Zastúpenie mikroorganizmov ovplyvňujú viaceré faktory. Ako prvé treba brať do úvahy celkovú vitalitu a zdravie dojnice. Pretože akákoľvek infekcia sa môže dostať do mlieka a tým aj do výrobku. Je dokázané, že na chuť bryndze má okrem mikroorganizmov vplyv aj paša, ktorú dojnica dostáva. Mlieko sa na jednotlivé účely starostlivo vyberá.
Rozdiel medzi jarnou tzv. májovou a letnou bryndzou je v chuti. Májová bryndza je jemnejšia a lahodnejšia, čo ovplyvňuje spomínaná paša dojnice (jarný porast). Tento fakt môže ovplyvniť aj zloženie mikroflóry v bryndzi, resp. Zastúpenie jednotlivých druhov varíruje aj vplyvom technologického postupu, od teploty prostredia, pH syra, ako aj sekundárnou infekciou z výrobne, kde môže dochádzať ku kontaminácií výrobku zo zle ošetrených povrchoch.
Strava má za následok zmeny chemického zloženia mlieka, čo vytvára pachute v mlieku, ktoré potom prechádzajú aj do syra. Naopak vyvážená kŕmna dávka s pastvou sladkých trávnatých porastov je vhodné na výrobu, do mlieka sa dostávajú prírodné látky rastlinného pôvodu ako fenoly, flavonoidy, terpenoidy, esenciálne mastné kyseliny a iné.
Pasterizácia a jej vplyv
Pre účel obmedzenia a zničenia patogénnych baktérií, je mlieko, ktoré je určené na konzumáciu ošetrené. Bryndza z pasterizovaného mlieka môže mať vyrovnanejšiu kvalitu a dlhšiu údržnosť, ak je dodržiavaná technologická disciplína. Je možné použiť pasterizáciu a následne pridať štartovacie kultúry. Avšak takýto výrobok už nemusí mať plnú chuť a vôňu ako v prípade nepasterizovanej bryndzi.
Bryndza z nepasterizovaného mlieka môže mať lepšiu organoleptickú kvalitu, ktorá sa ale dosť mení od šarži k šarži. Táto má tiež pestrejšiu mikroflóru, čo je ale dvojsečné. Renomovaní výrobcovia bryndze z nepasterizovaného mlieka však zaručujú mikrobiologickú bezpečnosť. V jednom našom experimente sme pridávali do nepasterizovaného mlieka kyslo mliečne baktérie a zaznamenali sme zníženie koliformných baktérií a koagulázopozitivných stafylokokov.
Analýza mikroflóry bryndze pomocou sekvenovania
V jednej štúdii sa zamerali na využitie veľkokapacitného paralélneho sekvenovania na identifikáciu mikroflóry v bryndzi. Pomocou univerzálnych primerov amplifikovali úsek génu kódujúceho 16S rRNA (v prípade analýzy prokaryotickej mikroflóry) a medzerníkovú oblasť ITS (internal transcribed spacer, ITS1/ITS2, v prípade analýzy eukaryotickej mikroflóry). Z amplifikovaných frakcií metagenómu vytvorili knižnice a analyzovali ich na prístroji Illumina MiSeq v Univerzitnom vedeckom parku (Univerzita Komenského, Bratislava).
Analyzovali tri vzorky priemyselne vyrábanej bryndze. Vzorka A bola vyrobená z pasterizovaného mlieka a podiel ovčej zložky bol minimálne 50%; vzorka B bola vyrobená z nepasterizovaného mlieka a podiel ovčej zložky bol minimálne 50%; vzorka C bola vyrobená z nepasterizovaného mlieka a podiel ovčej zložky bol 100%. Vo všetkých troch vzorkách dominoval spomedzi prokaryontov rod Lactoccocus, ktorý sa vyskytuje na začiatku procesu zrenia. Najväčší podiel bol prítomný vo vzorke A, ktorá bola vyrobená z pasterizovaného mlieka a tento mikroorganizmus pochádzal pravdepodobne zo štartovacej kultúry. Rod Streptococcus dominoval vo výrobku B.
Bryndze vyrobené z nepasterizovaného mlieka obsahovali okrem baktérií mliečneho kysnutia tiež baktérie z čeľade Enterobacteriaceae, ktoré môžu predstavovať zdravotné riziko pre konzumenta. Ostatné detegované rody sú bežné kontaminanty prostredia výrobní. Pri eukaryotických mikroorganizmoch dominovala čeľaď Dipodascaceae, kde významný podiel tvoril rod Dipodascus vyskytujúci sa bežne na povrchu hrudky syra. Zachytili tiež kontaminanty ako Trichosporon spp., Mucor spp. a Candida spp.
Tradičné postupy výroby ovčieho syra na salašoch
V salašníckych podmienkach sa tradične mlieko od oviec získavalo ručným dojením do drevených nádob (geliet). Od polovice 20. storočia sa začali pôvodné drevené gelety nahrádzať nerezovými nádobami. V šesťdesiatych rokoch sa začína používať pri dojení kovový dojník s filtrom, aby pri dojení nepadala do mlieka hrubá nečistota. V roku 1965 sa zavádza do praxe aj strojové dojenie oviec, ktoré okrem uľahčenia namáhavej ručnej práce zlepšuje aj hygienu získavania surového ovčieho mlieka. Surové ovčie mlieko sa po nadojení spracuje na ovčí hrudkový syr priamo na salaši (produkčnom hospodárstve).
Spracovanie mlieka a výroba syra
Čerstvo nadojené mlieko sa po prinesení do výrobne preleje z kanvy do nádoby na výrobu syra „putery“, pričom sa opätovne filtruje cez vatový filter alebo plachietku. Na výrobu syra sa používa drevená nádoba/putera/ alebo nerezová nádoba s dvojitým dnom. Teplota mlieka sa upraví na 30 - 32 °C pridaním pitnej teplej vody priamo do mlieka alebo duplikátora. Po upravení teploty na 30 °C až 32 °C sa za stáleho miešania zasýri mikrobiálnym tekutým syridlom (na báze plesne Rhizomucor miehei, stabilizované soľou). Množstvo použitého syridla závisí od obdobia dojenia. Približne po 30 - 40 minútach od pridania syridla sa mlieko zrazí. Takto zrazená syrenina sa mieša a krája harfovým miešadlom tak, aby vzniklo zrno veľkosti 0,5 až 1 cm. K pokrájanej syrenine sa pridá teplá voda, aby sa zlepšilo uvoľňovanie srvátky zo zrna. Počas celej výroby ovčieho syra by teplota mlieka nemala klesnúť pod 27 °C. Syrenina sa po asi 10 minútach ručne stlačí a vytvaruje do hrudy.
Syrárske kurzy a zvyšovanie kvality syrov
Ústav potravinárstva Fakulty biotechnológie a potravinárstva Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre organizuje pre verejnosť kurz Syrárstvo. Účastníci kurzu sa zhodujú, že je pre nich veľkým prínosom. Hodnotia technologickú kvalitu mlieka a posudzujú jeho vhodnosť na výrobu syrov, orientujú sa v členení syridiel a mliekarenských kultúr. Hodnotia kvalitu vyrobených syrov, stanovujú príčinu chýb syrov a navrhujú riešenia na ich elimináciu pri ďalšej výrobe, získavajú informácie o legislatívnych podmienkach výroby syrov a požiadaviek z hľadiska hygieny.
V Ústave potravinárstva Fakulty biotechnológie a potravinárstva SPU v Nitre sa konala súťaž syrov pochádzajúcich od slovenských výrobcov. Do súťaže bolo prihlásených 64 vzoriek od malých a stredných výrobcov z celého Slovenska. Vzorky boli rozdelené do troch kategórií - kravské, kozie a ovčie syry, a v rámci nich boli podkategórie mäkké, čerstvé, tvrdé, polotvrdé, parené, údené a neúdené syry. Hodnotiace komisie konštatovali, že kvalita a vlastnosti syrov sa neustále zvyšujú. Chuťové vlastnosti syrov boli na vysokej úrovni, čo svedčí o dodržiavaní technologických postupov, podmienok zrenia a skladovania syrov.
Výroba domácej ovčej bryndze
tags: #biotechnológia #pri #výrobe #syra
