Fermentácia a fermentované nápoje

Fermentácia a fermentované nápoje

Fermentácia Metódy konzervácie potravín prostredníctvom mikroorganizmov - cenoanabióza Procesy produkcie alkoholu alebo kyslomliečnych výrobkov Proces získavania energie mikroorganizmov, ktorý sa uskutočňuje za anaeróbnych podmienok Metabolický proces uvoľňovania energie zo sacharidu, alebo inej organickej molekuly, ktorý nevyžaduje kyslík alebo elektrónový transportný systém a ako koncový akceptor elektrónu využíva organickú molekulu

Fermentácia Alkoholová fermentáciaa Alkoholické nápoje > 1,2 % obj. Nízkoalkoholické nápoje 0,5 1,2 % obj. Nealkoholické nápoje < 0,5 % obj. Víno, ovocné víno, pivo, kakao, kombucha, kvas,... Mliečne kvasenie (kysnutie) Kyslomliečne nápoje Zeleninové kvasené nápoje Jablčno-mliečna fermentácia Víno Octová fermentácia Ocot, kakao, kombucha Iné fermentácie Maslové kvasenie Acetón-butanol Kombinované fermentácie Kakao alkoholová, mliečna, octová Kvas alkoholová, mliečna Víno alkoholová, jablčno-mliečna

Anaeróbna glykolýza

Etanolová fermentácia Kvasinky Saccharomyces cerevisiae C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2

Mliečne kvasenie Mliečne baktérie Beta-galaktozidáza: Laktóza v mlieku glukóza + galaktóza Galaktóza epimerizácia na glukózu glykolýza

Homofermentatívne mliečne kvasenie Pentózofosfátový cyklus Heterofermentatívne mliečne kvasenie

Rod Homofermentatívne druhy Vlastnosti Lactobacillus (paličky) Lactococcus Streptococcus L. plantarum L. casei L. acidophilus L. bulgaricus Lactococcus lactis S. cremoris S. thermophilus Rod Heterofermentatívne druhy Vlastnosti Lactobacillus L. hilgardii L. brevis L. trichodes Rod Heterofermentatívne druhy Vlastnosti Leuconostoc (koky) Lc. mesenteroides Lc. dextranum Lc. gracile Lc. oenos (Oenococcus oeni) Rod Homofermentatívne druhy Vlastnosti Pediococcus (koky) P. cerevisiae P. pentosaceus tvorí kys. D- a L- mliečnu Tvorí kys. L-mliečnu, T optimum 25 C T optimum 37 C T optimum 40 45 C T optimum 25 C T optimum 25 C T optimum 40 45 C xylóza + arabinóza +, xylóza + arabinóza +. Xylóza + dextran, nerastie pri ph 3,7 dextran, nerastie pri ph 3,7 arabinóza -, xylóza-, rastie pri ph 3,7 arabinóza +, xylóza + arabinóza +, xylóza nerastie pri 45 C

Oxidatívna fermentácia octové kvasenie Acetobacter aceti Acetobacter tropicalis Fermentácia etanolu aj kyseliny mliečnej na kyselinu octovú

Fermentácia ~ oxidácia ~ degradácia Fermentácia vplyvom MO Oxidácia vplyv O 2 a oxidáz Oxidácia polyfenolov hnednutie, strata antioxidačnej aktivity Oxidácia aróm zmena aromatického profilu Degradácia hydrolázy pôvodom z MO, rastlín, či živočíchov Degradácia pigmentov rozklad chlorofylu, antokyanínov, flavonoidov zmena farby Degradácia proteínov, polysacharidov, pektínov, alkaloidov

Fermentované nápoje na báze mlieka Jogurt, jogurtové mlieko Kyslé mlieko Kefír Acidofilné mlieko Bifido nápoje Cmar Kumys Žinčica Ochutené kyslomliečne nápoje

Chemické zloženie mlieka Mlieko = koloid, rozpustené + suspendované častice Zloženie je druhovo špecifické Mení sa podľa fázy a času laktácie Voda Sušina: proteíny, sacharidy, lipidy, minerálne látky, vitamíny Zložka Unit Kravské Kozie Ovčie Byvolie Voda g 87,8 88,9 83,0 81,1 Proteíny g 3,2 3,1 5,4 4,5 Lipidy g 3,9 3,5 6,0 8,0 ----Saturované MK g 2,4 2,3 3,8 4,2 ----Mononenasýtené MK g 1,1 0,8 1,5 1,7 ----Polynenasýtené MK g 0,1 0,1 0,3 0,2 Sacharidy laktóza g 4,8 4,4 5,1 4,9 Cholesterol mg 14 10 11 8 Ca mg 120 100 170 195 Energia kcal 66 60 95 110 kj 275 253 396 463 SPECIES FAT % PROTEIN % LACTOSE ASH % % TOTAL SOLIDS % Antelope 1,3 6,9 4 1,3 25,2 Ass (donkey) 1,2 1,7 6,9 0,45 10,2 Bear, polar 31 10,2 0,5 1,2 42,9 Bison 1,7 4,8 5,7 0,96 13,2 Buffalo, Philippine 10,4 5,9 4,3 0,8 21,5 Camel 4,9 3,7 5,1 0,7 14,4 Cat 10,9 11,1 3,4 --- 25,4 Cow: Ayrshire Brown Swiss Guernsey Holstein Jersey Zebu 4,1 4,0 5,0 3,5 5,5 4,9 3,6 3,6 3,8 3,1 3,9 3,9 4,7 5,0 4,9 4,9 4,9 5,1 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 13,1 13,3 14,4 12,2 15,0 14,7 Deer 19,7 10,4 2,6 1,4 34,1 Dog 8,3 9,5 3,7 1,2 20,7 Dolphin 14,1 10,4 5,9 --- 30,4 Elephant 15,1 4,9 3,4 0,76 26,9 Goat 3,5 3,1 4,6 0,79 12 Guinea Pig 3,9 8,1 3 0,82 15,8 Horse 1,6 2,7 6,4 0,51 11 Human 4,5 1,1 6,8 0,2 12,6 Kangaroo 2,1 6,2 Trace 1,2 9,5 Mink 8 7 6,9 0,7 22,6 Monkey 3,9 2,1 5,9 2,6 14,5 Opossum 6,1 9,2 3,2 1,6 24,5 Pig 8,2 5,8 4,8 0,63 19,9 Rabbit 12,2 10,4 1,8 2 26,4 Rat 14,8 11,3 2,9 1,5 31,7 Reindeer 22,5 10,3 2,5 1,4 36,7 Seal, gray 53,2 11,2 2,6 0,7 67,7

Kazeín Mliečne proteíny Fosfoproteín stabilizovaný disulfidickými mostíkmi, obsahuje Ca 3 (PO 4 ) 2 αs1, αs2, β, κ Izoelektrický bod 4,6 (ph mlieka 6,6) Záporný povrchový náboj vytvára micely Hydrofóbne vnútro, hydrofilný povrch Kravské mlieko 80%, materské mlieko 20% Sérové proteíny 50% ß-laktoglobulín, 20% α-laktalbumín, krvný sérový albumín, imunoglobulíny, laktoferín, transferín, enzýmy a minoritné proteíny

Jogurt Mlieko kravské, kozie, byvolie, ovčie,... Úprava tuku separácia odstredivkami (0 10 %) Úprava sušiny 16 % celk. sušiny = min 12% sušina okrem tuku, 1-4 % tuku Odparenie / prídavok sušeného mlieka / zahusteného mlieka / obilninového prášku / kazeinátu sodného Pasterizácia 85 C, 30 min Kontinuálna / batch Homogenizácia tukovej zložky Ochladenie a udržiavanie T = 43 49 C Inokulácia čistej kultúry (2% zákvas) Po dosiahnutí exp. fázy fermentácia 5 20 h, do 0,9 % kys. mliečnej (ph 4,5) Krátka fermentácia nedokvasenie Dlhá fermentácia produkcia iných metabolitov poškodenie arómy, chuti i textúry Homogenizácia koagulovaných proteínov Ochladenie zastavenie fermentácie Prídavok aditív (ochucovadlá, sladidlá, stabilizátory, zahusťovadlá) Zahustenie želatína, agar, škrob 0,1 0,5 % Plnenie, balenie, skladovanie, expedícia

Typy jogurtov Balkánsky jogurt Fermentácia v nádobe, v ktorej sa predáva Bez homogenizácie koagula, kyslejší, dokváša zastudena Grécky jogurt Astraggisto neodkvapkaný z ovčieho mlieka Straggisto odkvapkaný z kravského mlieka Z prekvaseného jogurtu sa nechá odkvapkať srvátka Švajčiarsky jogurt (miešaný, homogenizovaný) Fermentácia v nerez tankoch Homogenizácia koagulovaných proteínov miešanie Jogurty na pitie Intenzívnejšia homogenizácia Ochutené jogurty Pred plnením sa miešajú s ochucovacou zložkou Plní sa ochucovadlo a naň jogurt Nízkotučné Koncentrácia tuku v mlieku 0 0,5%

Kyslomliečne produkty vs. MO producenti Jogurt 43 45 C Zmesná kultúra Lactobacillus bulgaricus a Streptococcus thermophilus Kyslé mlieko Smotanová kultúra: S. lactis, S. cremoris, Leuconostoc Kefír 22 30 C Kaukaz zmesná kultúra bct a kvasiniek L. lactis var. caucasicus, L. casei, S. lactis, Candida kefir, Kluyveromyces lactis, Kl. fragilis, Kl. marxsianus Acidofilné mlieko 37 C L. acidofilus / kombinácia L. acidofilus : smotanová kultúra 1 : 9 Bifido nápoje 37 C Bifidobacter bifidum a/alebo Pediococcus acidilactici biokys Fermentované nápoje Probiotické nápoje prídavok kultúry Bifidobacter súčasť mikroflóry človeka, materského mlieka Ochrana tenkého čreva novorodenca pred patogénmi, vytvorenie kyslého ph, mukoproteínov, štiepenie oligosacharidov

Kyslomliečne produkty vs. MO producenti Cmar Spontánne (tradičná výroba): kysnutie mlieka pred separáciou masla cmar + kyslé maslo Riadene: odpad z výroby masla (srvátky) + Streptococcus lactis + Leuconostoc citrovorum Lecitín, kefalín, laktóza, Ca, málo tuku, veľa proteínov (3,3%) Kumys Str. Ázia, Mongolsko Heterofermentatívne bct. + kluyveromycéty Tradične: kobylie mlieko, spontánna fermentácia Riadená: kravské mlieko s úpravou tuku a cukru v srvátke (sacharóza), čisté kultúry ako kefír CO2 + alkohol (max 2,5 % obj.) Žinčica Str. Európa Odpad z výroby bryndze (srvátka z ovčieho mlieka) + L. casei, L. plantarum, Lactococcus lactis and Lc. Mesenteroides črpák

Ochutené kyslomliečne nápoje Ayran Turecko, Irán Jogurt + voda + soľ Doogh Irán Jogurt + voda + mäta/kôpor/bazalka Sladené + ovocná zložka Ochutené acidko Ovocné jogurtové nápoje Activia (mliečne bct, dosládzané)

Význam kyslomliečnych produktov Zdroj minerálov (K, Mg, Ca) Probiotický účinok (trávenie, imunita) Prebiotický účinok (oligosacharidy) Zdroj proteínov Nízky glykemický index Acidobázická rovnováha Chuť, osvieženie Predĺženie skladovateľnosti Netreba konzervačné látky (ph do 4,5) Spotrebujú štartovacie substráty (AK, Glc, Lac) odolnosť voči kontaminácii

Schéma výroby jogurtov Balkánsky typ Švajčiarsky typ Jogurtové nápoje

Videjká... Jednoduchá schéma výroby jogurtu: https://www.youtube.com/watch?v=dgnvzw nhwzy Koagulácia proteínov: https://www.youtube.com/watch?v=s7hgwn rvfmw Výroba ovocného jogurtu: https://www.youtube.com/watch?v=kecbi27d hjw

Zloženie mlieka Cow Goat Scheep Buffalo Horse Energy (kcal) 64 67 96 108 47 Lactose (g) 4,6 4,2 4,6 4,9 6,2 Proteins (g) 3,3 3,7 5,3 4,0 2,0 Casein (g) 2,7 2,9 4,5 3,5 1,2 Fats (g) 3,6 3,9 6,3 8,0 1,5 Natrium (mg) 45 42 30 40 11,9 Calcium (mg) 120 127 183 195 110 Phosphorus (mg) 92 109 115 130 54 Potassium (mg) 141 181 182 100 64 Zinc (mg) 0,36 0,26 0,47 0,6 0,002 Vitamin B2 (mg) 0,18 0,15 0,23 0,10 0,030 Vitamin B12 (µg) 0,41 0,07 0,51 0,30 0,3 Vitamin A (µg) 31 74 51 64 17 Vitamin C (µg) n.b. n.b. n.b. n.b. 151 Vitamin D (µg) 0,174 0,25 12,5