Clostridium tyrobutyricum

Institut for Fødevarevidenskab
Mælke kvalitet i forhold til osteproduktion
Thomas Bæk Pedersen
Institut for fødevarevidenskab
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 1
Institut for Fødevarevidenskab
Lidt om mig
1999: Udlært mejerist
2010: Mejeriingeniør
2014: Phd, titel på afhandeling: Role of heterofermentative
bacteria from starter cultures in cheese flavour formation
2015-2017: postdoc, forskningsprojekt med Arla Foods,
Innovationsfonden og Københavns universitet
Arbejdsområder:
Osteteknologi, ostemodning, mejeri mikrobiologi
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 2
Institut for Fødevarevidenskab
Dagens agenda
•
God ostemælk
•
Lidt om ostens modning
•
Mælkens bakterier – en kort introduktion
•
Bakteriesporer
•
Plante aromastoffer i mælken
•
Konklusioner fra EcoServe projektet
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 3
Institut for Fødevarevidenskab
God ostemælk!
•
Frisk mælk  undgå kølelagring
•
Fra raske dyr  Celletal  kan nedsætte osteudbyttet
•
Så lidt mekanisk påvirkning som muligt
•
God bakteriologisk kvalitet
•
Normal sammensætning (fedt, protein, laktose, laktose)
•
Genetiske varianter af mælkeproteinerne
•
Lavt indhold af anarobe sporer
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 4
Institut for Fødevarevidenskab
Ostens modning
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 5
Institut for Fødevarevidenskab
Smagsdannelse i ost
Dannelsen af smag i ost er en kompliceret affære!
Smagsdannelsen kommer af nedbrydning af mælkens
hovedbestanddele: protein, fedt, laktose og citronsyre
Vand og fedt fungerer som opløsningsmiddel for
aromakomponenter, frie aminosyrer, små peptider og frie
fedtsyrer
laktose/citrate
(100 %)
Fedt (1 %)
vand
Kasein (25-30 %)
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 6
Institut for Fødevarevidenskab
Citrate
Lactose
Fedt
Glukose og galactose
Kasein
Frie fedtsyrer
Peptider
Pyruvat
Aminosyrer
Diacetyl, ethanol, mælkesyre
eddikesyre, acetaldehyd,
acetoin
Methyl ketoner, sekundære
alkoholer, estre, frie fedtsyrer
og lactoner
Aldehyder, alkoholer, organiske
syrer og aromatiske
Hinge Mejeri forbindelser
19 marts 2015
Dias 7
Aminosyre katabolisme
Institut for Fødevarevidenskab
Bakterier i mælken
•
Mælken er steril lige ind til den forlader yveret
•
Herefter koloniseres den af en kompleks mikroflora
bestående primært består af ikke skadelige mælkesyre
bakterier (heldigvis)
•
Høj kvalitets råmælk indeholder under 30000 kim/mL (94 %
af alt dansk mælk)
•
Næsten alt dansk mælk lavpasteuriseres inden videre
forarbejdning på mejeriet
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 8
Institut for Fødevarevidenskab
Bakterierne fra den råmælken7
•
Staldmiljø
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 9
Institut for Fødevarevidenskab
Clostridium tyrobutyricum ostemejeriernes gamle
fjende!
•
Gram positiv sporedannede bakterie
•
Klassisk problembakterie for osteproduktionen
•
De spore dannede bakterier producerer varmeresistente
sporer som overlever pasteurisereingen
•
Sporerne kan frembring ostefejlen senpustning
•
Maksimalt 1 spore i 10 mL mælk
•
Det en jordbakterie som kommer i mælken primært via
foderet
•
Jord  Foder ko  fæces  mælk
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 10
Institut for Fødevarevidenskab
Senpustning
Reaction
Organism
3 lactic acid  2 propionic acid + acetic acid + CO2 + H2O
Propionic
2 lactic acid  butyric acid +2 CO2 + H2O + 2 H2
Clostridiu
L-lactic acid  DL -lactic acid
Pediococ
lactic
acid
O2015
Hinge
Mejeri +
19 3
marts
2  3 CO2 + 3 H2O
Yeast, Pe
Dias 11
Institut for Fødevarevidenskab
Livscyklus for bakteriesporer
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 12
Institut for Fødevarevidenskab
Sporetal i Dansk mælk
Senpustning kan forekomme ved
100 sporer pr liter mælk
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 13
Institut for Fødevarevidenskab
Bekæmpelse af senpustning- to strategier: Fjerne
Sporene eller hindre dem i at vokse ud
Fjerne sporene
• Mikrofiltrering (filtrere dem bort)
• Bactofugering (slynge dem ud)
Hindre at sporene vokser ud
•
Tilsætning af nitrat til ostemælken, omdannes til nitrit i
mælken af naturligt mælkeenzym
•
Lysozym, bruges ved høj pasteuriseret mælk
•
Tilsætte specifikke mælkesyrebakterier der kan hæmme
smørsyrebakterierne (ikke særligt udbredt)
•
Råmælks oste og inhibering af sporedannere?
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 14
Institut for Fødevarevidenskab
Foderet som kilde til sporer
•
Ensilering er en fermenterings proces, hvor man ønsker at
sænke pH og fjerne ilt
•
Lykkes det ikke er vejen bannet for Clostridium
tytubutyricum
•
Dårlig ensilage meget ødelæggende for mælkens kvalitetsporer, mycotoxiner, patogene bakterier
•
Sporeindholdet i hø er generelt være lavere end i ensilage i
nogle studier 2, 3, 4
•
Kvalitets hø vil normalt ikke kunne fungere som rugested for
bakterie sporer
•
Sporeindholdet i ensilage kan variere meget, flere sporer i
majs ensilage sammenlignet med græsensilage
•
Andre studier er der ingen forskel imellem hø og ensilage i
sporetal (i studiet sammenlignes hø med wrap-baller)
Hinge Mejeri 19 marts 2015
3
Dias 15
Institut for Fødevarevidenskab
Sporetal fra Økologisk Landsforening
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 16
Institut for Fødevarevidenskab
Aromastoffer fra planter i mælk
•
Planter indholder terpener som kan bidrage til mælken og
ostens smag
•
Terperner er fundet i mælk og ost, et typisk eksempel er
limonen (citrus)
•
Overførelsen af terpener til mælken sker hurtigt, men
effekten flader hurtigt ud6
•
Vom mikrofloraen kan påvirke sammensætningen af
terpener
•
Terpener sidder i bladene og kan derfor gå tabt under
høtørring
•
Effekt af skift fra vinterfoder til græsning8 sammenhæng
med den botaniske sammensætning af græsmarken
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 17
Institut for Fødevarevidenskab
EcoServe projektet
•
•
•
•
•
•
•
•
Tre landmænd, Peter (Jersey), Günther (sortbroget) og
Henning (Sortbroget)
Tre foderblandinger: I (standard Naturmælk), II (flere urter)
og III (endnu flere urter)
Der blevet lavet en hård ostetype (høost) med alle
kombinationer af landmænd og foderblanding
Hver kombination var produceret i dobbelt bestemmelse
Tre produktions runder, seks produktions dage, 24 kar oste i
alt.
Der blevet lavet en kontrol ost på hver produktionsdag
Mælken til kontrol osten blev udsat for en bactofugering for
at fjerne sporer
Hø-mælken ikke behandlet
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 18
Institut for Fødevarevidenskab
Resultater fra EcoServe projektet
•
•
•
•
•
Højkvalitets ost kunne laves med hømælk uden tiltage til at
fjerne bakterier sporer
Forskelle set i indholdet af husfloraen
• Ukendte forhold i hømælken
• Kontrolmælkens behandling (bactofugering)
• Redoxforhold i mælken, f.e.ks indblanding af luft
• Kontrol ost blev lavet i andet ostekar
Ostene er et meget kontrolleret mikrobiologisk miljø hvor de
tilsatte starter og modningskulturer er dominerende
Urtehø som primær grovfoder kan have en indirekte effekt
på ostens aromaindhold
Studier hvor der ses en direkte effekt (overførsel) er baseret
på friske krydderurter
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 19
Institut for Fødevarevidenskab
Dagens hovedbudskaber
•
Kvalitets-hø indeholder generelt færre sporer end ensilage
•
Sporeindholdet i mælk fra ensilage fodrede besætning ikke
nødvendigvis højere end mælk fra hø-mælks besætninger
•
Tilsyneladende højere sporetal i majsensilage sammenlignet
med græsensilage
•
Aromastoffer kan overføres fra mælken til osten
•
Deres mængde og diversitet har en direkte sammenhæng
med foderets biodiversitet
•
Ostens primære modning og smagsdannelse er af mikrobiel
karakter5
•
Smagsdannelse i ost er betinget af mange faktorer!
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 20
Institut for Fødevarevidenskab
Referencer
1: Klijn et al, 1995. Identification of clostridium tyrobutyricum
as the causative agent of late blowing in cheese
by species species PCR amplification. APP. ENV. 2919-2924.
2: Bassi et al (2013). TaqMan real time-quantitative PCR
targeting the phosphotransacetylase gene for Clostridium
tyrobutyricum. quantification in animal feed, faeces, milk and
cheese. International dairy journal, 33, 75-82
3: Comparison of Hay and Haylage from Permanent Alpine
Meadows in Winter Dairy Cow Diets. Journal of dairy science,
90, 5643-5650
4: Julien et al (2008). Sources of clostridia in raw milk on
farms. APP. ENV, 6348-6357
5: Stefanon et al (2003). Effects of including silage in the diet
on volatile compound profiles in Montasio cheese and their
modification during ripening. Journal of dairy research, 71, 5865
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 21
Institut for Fødevarevidenskab
Referencer
6: Lejonklev et al. (2013) transfer of terpenes from essential
oils into cow milk. Journal of dairy science, 96, 4235-4241.
7: Quigley et al. (2013). The complex microbiota of raw milk.
Microbiology reviews.
8: Coulon et al (2004). Relationship between ruminant
management and sensory characteristics of cheeses a review.
Le lait, 221-241
Hinge Mejeri 19 marts 2015
Dias 22