Meieriprodukter og mikrobiologi vanskelig men sunt

Transkript

1 Meieriprodukter og mikrobiologi vanskelig men sunt

2 Innhold: Utfordringer i meieriindustrien: Melk som substrat for melkesyrebakterier Biofilm. Bakteriofager. Gjær i ost

3 Vekst av mikroorganismer i melk - faktorer som påvirker veksten Substrat (melk) Preprosessert + Starterkultur Inkubering temp/tid Kjøling Tapping Tilsetning av syrekultur. Smør, Yoghurt, Ost, Probiotiske produkt Ikke sterile prosesser. Hygienisk kontroll.

4 Vekst av mikroorganismer i melk - faktorer som påvirker veksten Vekstkurvehastighet: Avhenger av - bakteriestammer - antall bakterier fra start - naturlige inhiberingssystemer i melk - substratet/mediet - vannaktivitet a w - temperatur - oksygen - ph

5 Vekst av mikroorganismer i melk - Alternative kultiveringstrinn for staterkulturer (syrekulturer)

6 Vekst av mikroorganismer i melk Kulturleverandører: - Chr. Hansen: Kulturer både for ferske syrna produkt og til ost Har kulturer for brukssyreproduksjon, men har ingen utvikling på slike kulturer. Har utvikling på DVS-kulturer. - CSK: Kulturer for brukssyreproduksjon til ost - DuPoint: Kulturer både for ferske produkter og til ost Brukssyrekulturer, samt mugg og kitt-kulturer - Sacco: TINE bruker ikke kulturer fra Sacco i dag, men tester ut deres kitt-kulturer ved TINE Tresfjord. Har også andre oste-kulturer. - DSM: TINE bruker ikke kulturer fra DSM i dag, men de har kulturer til ost og ferdke produkter

7 Starterkulturer i meieriprodukter Starterkulturen vil normalt bli tilsatt i så høy konsentrasjon at dette vil dominere fermenteringen. Udefinert - Innholdet er ikke nøyaktig kjent - Tradisjonelle meierikulturer som ompodes på meieriene og kan anskaffes fra kulturprodusenter Definert Kulturens innhold er nøyaktig kjent er satt sammen hos kulturprodusenten Single Strain Cultures Én-stamme kulturer Multiple Strain Cultures Flerstammekulturer > Består av 2-6 veldefinerte stammer og brukes til yoghurt, Cheddar (O-kulturer) Ost ystet med udefinert DL-starterkultur DL-kulturene kar mange (30-100) ikke definerte stammer som tilhører: - Lactococcus lactis stammer - Leuconostoc stammer

8 Melk som substrat for mikroorganismer Mikrobiell kontaminering av melk fra gården til ferdig meierprodukt. - Viktig med god hygienisk standard på gården > Design og vaske av melkeutstyr > Lavt nivå av bakterier og sporer - Kontroll av melka ved levering til meieriet og ved bruk i produksjonen.

9 Melk som substrat for mikroorganismer Infeksjoner i meieriene: Råmelka Ingredienser Utstyr? Luft Pakkemateriale Personene Vann

10 Melk som substrat for mikroorganismer Vekst av mikroorganismer i melk avhenger av: - Lagringstemperatur - Lagringstid - Antall mikroorganismer i melk - Typer av mikroorganismer i melk Floraen av mikroorganismer i melk er veldig varierende. Den kan være forskjellig fra gård til gård og fra dag til dag. Vekst av mikroorganismer i melk kan representere en helserisiko. Vekst av mikroorganismer i melk kan gi ikke ensartede produkter og variable produktkvalitet.

11 Melk som substrat for mikroorganismer Melke-bårne patogene mikroorganismer som kan være tilstede i råmelka. Mycobacterium tuberculosis Eschericia coli Mycobacterium bovis Streptococcus agalactiae Streptococcus uberis Brucella spp Samonella spp Staphylococcus aureus + toxins Listeria monocytogenes Camphylobacter Heldig at de patogene bakteriene inaktiveres ved pasteurisering og at ingen av disse patogene danner sporer.

12 Melk som substrat for mikroorganismer Psychrotrofe bakterier i melk : - I råmelk er 1-10 % av totalantallet psychrotrofe bakterier. - Kritisk lagringstid for råmelk er timer ved C - Produserer varmeresistente proteinaser og lipaser - Inaktiveres ved pasteurisering men: Enzymene er aktive -Degraderer proteiner til bitre peptider -> sur og bitter smak Sporedannende bakterier (Bacillus og Clostridium) Sporene overlever pasteurisering. -> Pasteurisering kan stimulere til germinering

13 Biofilm i meieriindustrien Dannelse av biofilm - En prosess gjennom 3 faser: Festing av koloniserende mikroorganismer som gradvis dekker overflaten Dannelse av et multilag bestående av bakteriecellene omsluttet av egen polymer Utvikling av moden biofilm, der ulike organismer finner sin nisje Initiell fase Etableringsfase Modningsfase

14 Anne Wetlesen, Aerobe, næringskrevende, fermentative Mindre krav til oksygen og næring

15 Biofilm i meieriindustrien Avstøting av biofilm: - En nødvendig prosess for at mikrobene skal kunne overleve og danne nye nisjer andre steder Avstøting av enkeltceller eller biter av biofilmen Påvirkes av: Væskeflux og turbulens Kjemiske komponenter i miljøet Endrede egenskaper hos bakterier Endrede egenskaper i matriksen

16 Biofilm i meieriindustrien Hvilke fordeler har bakterien av å leve i en biofilm? > Beskyttelse mot antimikrobielle forbindelser som desinfeksjonsmidler > Økt toleranse overfor endringer i miljøet som tørke og ph > Økt tilgjengelighet av næring for vekst > Fruktbart samboerskap (enkelte stammer kan utnytte andre stammers avfallsprodukt)

17 Biofilm i meieriindustrien Hvordan unngå biofilm? Hygiene Grundig og hyppig vask God mekanisk vask Overflateaktive vaskemidler Riktig valg av desinfeksjons midler. Design God hygiensk design av maskiner og lokaler Riktig valg av material.

18 Biofilm i meieriindustrien Fjerning av biofilm: 1. Mekanisk Energi som kreves Enkeltceller av bakterier : <1-50 N/m 2 Biofilm: N/m 2 Energi som gis: CIP gir (skjærkrefter): 1-10 (50) N/m 2 (<1 N/m 2 på utsatte steder) RISIKO Skuring med bomullsklut på glatt PVC gir: 1250 N/m 2

19 Biofilm i meieriindustrien Fjerning av biofilm: 2.Fysisk-kjemisk Ultralyd Høyelektrisk puls Lavelektrisk puls alene eller i kombinasjon med organiske syrer alene eller som styrking av biocider Mulig effekt ved kombinasjon av elektrisk felt og biocid er at elektrisk puls driver ladede molekyler eller antibiotika gjennom matriksen på biofilmen og inn i bakteriecellene.

20 Biofilm i meieriindustrien Fjerning av biofilm: 3.Kjemisk Noen forbindelser har i forsøk vist god evne til å fjerne biofilm Klorin, Jodid, Bryter ned glycocalyx/cellekapsel Hydrogenperoxid Basiske vaskemiddel Kompleksbindere Binder Ca 2+ og Mg 2+ og destabiliserer cellemembraner EDTA Midlet som brukes må ha evne til å bryte kjemiske bindinger mellom biofilmen og flaten den er festet på.

21 Bakteriofager Bakteriofager er en trussel for meieriindustrien - Påvirker veksten av bakterier Size: 0,01-0,2 um

22 Bakteriofager To typer av bakteriofager: Lytiske (Virulent) bakteriofager: - er alltid tilstede og er et hygieneproblem! - en infeksjon av lytiske bakteriofager vil ødelegge bakteriene og frigjøre mange ny bakteriofager. Lysogenic (Temperate) bakteriofager: - bakteriofager i en inaktiv form -> profager - som resultat av et eller annet stimulus, aktiveres bakteriofagen og blir virulent.

23 Bakteriofager Livssyklus for bakteriofager: Lytisk syklus Lysogen (temperate) syklus

24 Bakteriofager Bakteriofagenes liv og død: - Tilstede i alle omgivelser -> en del av økosystemet - Kan ikke reprodusere seg -> ikke levende organismer - Reproduserer seg ved å feste seg til relevante bakterier -> ingen levende bakterier, ingen reproduksjon av bakteriofagene. - Kan normalt festes til et lite antall stammer. - Inaktiveres ikke ved pasteurisering > varme resistente (90 C i 30 min) - Overlever tørre forhold. - Resistente for mange vaskemiddel og desinfeksjonsmiddel og lav ph -> krever oppmerksomhet og hygieniske tiltak

25 Bakteriofager Problemer med bakteriofagangrep i ostefremstilling: Ystemelka er ikke steril! Bakteriofag overlever pasteurisering Inaktiveres ved 95 0 C 20 min/90 0 C 30 min Bakteriofager formerer seg mye raskere enn bakterier Delingstid, bakterier: min Bakteriofag dvaleperiode: min

26 Bakteriofager Hvor stort er problemet? 1-5% av ystekarene lider av bakteriofagangrep Meget usikker statistikk Forårsaker enorme økonomiske tap Variasjon i syrningstid/-hastighet Produktvariasjon Dersom bakteriofagene podes om i et usterilt medium, vil alle syrekulturer få problemer med bakteriofag før eller siden Syrningsproblemer Endret sammensetning av syrekulturen Problem ved bakteriofag/ml Store anlegg har større problemer enn små anlegg

27 Bakteriofager Risikoen for faginfeksjoner kan reduseres ved: Lukka ystekar Riktig renhold i meieriet mhp: - desinfisering: peroksyeddiksyre, natrium hypokloritt - luftflow - riktig mysebehandling - eliminering av biofilm og hull i utstyret - kontroll av CIP, to separate CIP systemer Bruk av blandingskulturer (definert eller udefinert) Bruk direktekulturer istedenfor brukssyrekultur Utvikling av fagresistente kulturer Bakteriofagovervåkning Ha et lavt antall bakteriofager når fermenteringen av brukssyren starter.

28 Bakteriofager Riktig renhold på riktig tidspunkt er viktig for å redusere/unngå syrningssvikt

29 Bakteriofager Best praksis: Rotering bruk kulturer som tilhører ulike faggrupper Varighet bruk en og samme syrekultur så lenge som mulig uten å krysse terskelen for manglende syrning Antall kulturer i rotasjon så få som mulig

30 Bakteriofager Ved rotering med feil kultur, dvs roterer med en kultur som er i samme faggruppe som den kulturen en kjørte med, kommer man fort over grensen for det antall bakteriofager som gir syrningssvikt.

31 Bakteriofager Inaktivering av bakteriofager: - ved bruk av høy temperatur (90 0 C i 30 min) - pasteurisering inaktiverer bakteriofagene bare delvis - bakteriofagene er ph resistente, men 10 minutter ved ph 12 eller ph 2 inaktiverer alle fag. - pereddiksyre (0,15 %) er et effektivt kjemikalie for bakteriofaginaktivering - natrium-hypokloritt ( ppm) gir nesten en komplett inaktivering av alle bakteriofager % og 100 % etanol er ikke egnet for inaktivering av bakteriofager. - før kjemisk desinfisering bør utstyret være rent.

32 Gjær i ost Hvilke Gjær? Det er kanskje like mange slekt og arter gjær som det er bakterier, og at det finnes stammer med spesielle egenskaper innenfor hver art. Ved isolasjon av gjær fra ost finner man mange ulike arter.

33 Gjær i ost Gjær og meieriprodukter: Det er langt fra alle gjærtyper som kan vokse i melk Nødvendige næringskilder: Karbohydrat Protein Fett Mineraler, vitaminer osv Luft Generelle egenskaper hos gjær: Tolerante/Kan overleve høyt saltinnhold, lav ph, lav temperatur og lav vannaktivitet. Vanlig i meierimiljøet, i rå melka, utstyret, lufta og i saltlaken.

34 Metabolisme hos gjær: Fermenterer karbohydrat laktose, galaktose eller glukose Nedbryter karbohydrat til etanol og CO2 Nedbryter protein kan dette fremskynde modning? Nedbryter fett er dette bra eller dårlig? Omsetter citrat og melkesyre Negative aspekter av gjær i ost: Smak- gir Gjærsmak, Gassproduksjon, Fruktsmak (estere) og Svovel forbindelser Pigment dannelse Slimete overflate Gjær i ost Farge på pigment Kremfarget Hvit Rosa Orange Rød Eksempel på gjær Mange gjær, inkl. S. cerevisiae Geotrichum ssp. Phaffia ssp. Oosporidium Rhodosporidium ssp Rhodotorula ssp