Betydelsen av pastöriseringsöverlevande bakterier ... - Svensk Mjölk
Betydelsen av pastöriseringsöverlevande bakterier ... - Svensk Mjölk
Betydelsen av pastöriseringsöverlevande bakterier ... - Svensk Mjölk
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
BranschinternRapport nr 7030-12003-12-08<strong>Betydelsen</strong> <strong>av</strong> <strong>pastöriseringsöverlevande</strong><strong>bakterier</strong> för kvaliteten hos ostEn litteraturstudieAnders Christiansson<strong>Svensk</strong> <strong>Mjölk</strong> ForskningTelefon 0771-191900. E-post fornamn.efternamn@svenskmjolk.se
<strong>Betydelsen</strong> <strong>av</strong> <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> förkvaliteten hos ostEn litteraturstudieAnders ChristianssonSammanfattningMed <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> <strong>av</strong>ses sådana som kan överleva lågpastörisering vid72°C i 15 sekunder. De mest värmeresistenta <strong>bakterier</strong>na är sporbildarna <strong>av</strong> släktena Bacillusoch Clostridium. Bland de icke sporbildande <strong>bakterier</strong>na är olika coryneforma <strong>bakterier</strong> somt.ex. Microbacterium lacticum mest värmetåliga. Därefter följer mikrokocker, Streptococcusthermophilus, samt enterokocker. Vissa Lactobacillus-arter överlever också i viss mån pastörisering.Pastöriseringsöverlevande <strong>bakterier</strong> med relevans för ost kan uppförökas i pastören och/ellergenom tillväxt i osten. Den enda idag säkert kända och tydligt <strong>pastöriseringsöverlevande</strong>mikroorganismen som kan påverka ostkvaliteten är Streptococcus thermophilus och eventuelltäven Bacillus licheniformis. Dessa kan förökas i pastören vid långa körtider (mer än 8-12timmar) och kan hamna i höga halter i ystmjölken, med smak och texturfel i ost som resultat.Vid UF-koncentrering <strong>av</strong> ystmjölk och lång driftstid kan olika Bacillus-arter förökas medsmakfel som följd i lagrad Cheddar-ost. Vissa laktobaciller kan delvis överleva pastörisering,men deras halter i leverantörmjölk är sannolikt oftast för låga för att ha betydelse. Vissaundersökningar antyder dock på att laktobaciller i viss mån skulle kunna uppförökas i pastör,med måttligt förhöjda halter i ystmjölken som följd. Laktobaciller anses oftast hamna i ystmjölkgenom återkontamination, men ett tillskott genom uppförökning i pastören skulle kunnaleda till en snabbare laktobacill-tillväxt i ost med kvalitetspåverkan som följd.2
InledningPastöriseringsöverlevande <strong>bakterier</strong> i leverantörmjölk har på senare tid blivit ett problem vidtillverkning <strong>av</strong> mjölkpulver, beroende på att kr<strong>av</strong>en på totalantalet <strong>bakterier</strong> i mjölkpulverökats. Kunderna kräver idag ofta mindre än 10000 <strong>bakterier</strong>/g pulver, vilket motsvarar mindreän 1000 <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong>/ml i mjölken. De förhöjda halterna har identifieratssom ett gårdsproblem, med anknytning till diskförhållanden på gårdarna (1). Det är käntsedan tidigare att den <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> bakterien Streptococcus thermophilus kan geupphov till kvalitetsfel hos ost, om den får tillfälle att föröka sig i pastörens regenerativ vidlånga körtider (2). Mycket höga halter hamnar då i ystmjölken, vilket leder till onormal gasbildningoch smakfel i ost. Däremot är effekten <strong>av</strong> andra <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong>leverantörmjölken i stort sett okänd. Denna litteraturstudie har gjorts för att belysa om sådana<strong>bakterier</strong> kan ha en betydelse för ostkvaliteten.Egenskaper hos <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong>Med <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> menas sådana <strong>bakterier</strong> som överlever lågpastöriseringvid 72°C i 15 sekunder. De mest värmeresistenta <strong>bakterier</strong>na är sporbildarna <strong>av</strong> släktenaBacillus och Clostridium. Bland de icke sporbildande <strong>bakterier</strong>na är olika coryneforma <strong>bakterier</strong>som t.ex. Microbacterium lacticum mest värmetåliga. Därefter följer mikrokocker,Streptococcus thermophilus, samt enterokocker (3). Vissa Lactobacillus-arter överlever i vissmån pastörisering (4). Medan de coryneforma <strong>bakterier</strong>na klarar temperaturer över 80°C så<strong>av</strong>dödas de mest värmeresistenta Lactobacillus-arterna delvis redan vid lågpastöriseringstemperatur.Många <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> är strikt aeroba (Bacillus, coryneformaoch mikrokocker). Klostridier är strikt anaeroba medan enterokocker och laktobacillerär fakultativt anaeroba, d.v.s. de kan tillväxa vid syrefria förhållanden som råder inuti ost.Bland klostridierna begränsas tillväxten <strong>av</strong> ostens låga pH, vilket leder till att Clostridiumtyrobutyricum är den art som dominerar och kan förstöra osten. Enterokocker, Streptococcusthermophilus och laktobaciller kan dock tillväxa. Däremot kan inte Bacillus, coryneforma<strong>bakterier</strong> och mikrokocker tillväxa i större utsträckning inuti ost. Pastöriseringsöverlevande<strong>bakterier</strong> tillväxer i stort sett inte i leverantörmjölk som kylförvaras. Den flora som tillförts pågården i huvudsak via mjölkningsanläggningen och kons hudflora finns alltså kvar oförändradvid ankomsten till mejeriet.Förekomst <strong>av</strong> <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> i mjölkEnligt en nyligen genomförd undersökning inom projektet ”Pastöriseringsöverlevande <strong>bakterier</strong>i leverantörsmjölk” så varierade halten <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> på 47 svenskagårdar mellan mindre än 10/ml och upp till 38.000/ml. Medelvärdet var 1500 och medianen120/ml. I en undersökning <strong>av</strong> konsumtionsmjölk från 10 olika europeiska länder 1990 varmedelvärdet för 2000 prover 2000/ml. De skandin<strong>av</strong>iska länderna och Nederländerna hadelägst halter (8-900/ml) medan högst halter påträffades i tysk mjölk (medelvärde 6700/ml) (5).Spridningen i värdena var dock stor. Vid en spansk undersökning <strong>av</strong> leverantörmjölkenssammansättning vid 8 gårdar varierade halten <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> mellan 270och 7100/ml med medelvärde 3800/ml (6). I en japansk undersökning påvisades halter mellan100-1000/ml i pastöriserad mjölk, med Microbacterium och Micrococcaceae som dominerandegrupper. Låga halter <strong>av</strong> Streptococus, Lactobacillus och Actinomyces påträffades också(7). Sammanfattningsvis tycks halten <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> på samlingsmjölks-3
nivå vara relativt låg i Sverige och även internationellt och överstiger sällan 10000/ml. Det äri relation till dessa halter som eventuella risker för osttillverkning som mjölkråvaran ska bedömas.Mikrobiologiska kvalitetsrisker med <strong>pastöriseringsöverlevande</strong><strong>bakterier</strong> i ostUppförökning i processenExemplet med Streptococcus thermophilus och ystmjölkspastörer har beskrivits tidigare (se(2) och referenser däri). I samband med långa driftstider, särskilt för ystmjölkspastörer medhög värmeåtervinningsgrad, hade man bl.a. i Holland i slutet <strong>av</strong> 1970-talet observerat en stigandehalt Streptococcus thermophilus i den utgående mjölken. Efter 8-12 timmars drift kanbakteriehalterna stiga mycket snabbt i mjölken och kan nå cirka 1 miljon/ml, trots låg halt iinkommande mjölk. Driftstidens längd är starkt beroende <strong>av</strong> leverantörmjölksflorans innehåll<strong>av</strong> S. thermophilus. Vid låga halter kan betydligt längre driftstider uppnås. Fenomenet harundersökts noggrant i pilotpastörskala. Vid tillsats <strong>av</strong> 20.000 S. thermophilus/ml till mjölkråvaranbörjade halten i den pastöriserade mjölken att stiga redan efter 4 timmar. På grund <strong>av</strong>sin värmeresistens överlever S. thermophilus en lågpastörisering och kan etablera sig efterhållarcellen. Högst halter fann man i regenerativet (1-10 miljoner/cm2) på de plattor där temperaturenvar 40-50°C d.v.s. vid de temperaturer där S. thermophilus har högst tillväxthastighet(cirka 15 minuters generationstid). Vidhäftning och tillväxt på ytor är nödvändig för attuppnå dessa halter i mjölken, eftersom fritt växande <strong>bakterier</strong> skulle spolas ut ur pastören. S.thermophilus kunde fästa direkt på det rena stålet. I Gouda-ost som tillverkas <strong>av</strong> ystmjölk med1 miljon S. thermophilus/ml kan det ske en ytterligare ökning <strong>av</strong> <strong>bakterier</strong>na i osten upp till enhalt <strong>av</strong> 100 miljoner - 1miljard/g. Ostarna får oren bismak och onormal gasbildning, vilketpåverkar texturen negativt. Enligt de holländska erfarenheterna får det förekomma högst100.000 S. thermophilus/ml i mjölken för att inte ostkvaliteten ska påverkas negativt. För attminska tillväxten rekommenderas en mellandisk när dessa halter nås. Försköljning med vatteni 2-3 minuter, 10 minuters cirkulationsdisk med 1% lut och eftersköljning g<strong>av</strong> goda resultat.Tillväxt <strong>av</strong> S. thermophilus kan även ske i termiseringsutrustning och i separatorer.Liknande problem har aktualiserats i Australien på senare tid både i anslutning till långa körtiderför pastörer (8) och i samband med kontinuerlig osttillverkning på UF-koncentreradmjölk (9). I det senare fallet hölls mjölken vid 50°C under UF-behandlingen. Vid denna temperaturtillväxer termofila sporbildare <strong>av</strong> släktet Bacillus mycket snabbt. Efter 12-20 timmarskörtid stiger Bacillus-halten kraftigt i mjölken och detta är starkt korrelerat till sämre ostkvalitet(bitter smak och bismak) vid bedömning <strong>av</strong> Cheddar efter 6 månader.En förutsättning för att uppförökning ska kunna ske är att en bakterie överlever lågpastöriseringoch sedan har möjlighet att fästa vid ytor med lämplig temperatur i regenerativ eller UFutrustningoch kan tillväxa där. Detta gäller både för S. thermophilus och sporbildarna.Bacillus licheniformis har också påvisats kunna föröka sig i värmeväxlare (10). Denna bakterietillväxer snabbt vid 50-55°C. Teoretiskt sett skulle även andra Bacillus-arter kunna tillväxa.Den begränsande faktorn är sannolikt om de kan tillväxa rimligt snabbt. Clostridiumtyrobutyricum kan inte uppförökas under de aeroba betingelser som råder.Bacillus-arter kan vanligen inte tillväxa i ost eftersom det råder anaeroba betingelser, även omvissa arter kan växa anaerobt. B. cereus kan visserligen föröka sig svagt under ytstnings-4
processen men dör senare under ystningen (11). Bacillus polymyxa har rapporterats ge ostjäsningi enstaka fall (12). I samband med undersökning <strong>av</strong> Grevé-ost med texturfel påträffadescirka 500.000 Bacillus licheniformis/g i en ost. Vid Mejeriernas Ostutvecklingsstation iFalkenberg gjordes miniystningar med tillsats <strong>av</strong> låg och hög halt <strong>av</strong> denna bakterie (ej publicerat).Vid låg tillsats hände ingenting, bakterien förökade sig inte. Vid hög tillsats (som ioriginalosten) jäste ostarna upp kraftigt på grund <strong>av</strong> smörsyrajäsning. Ostarnas pH-värde stegtill över 6,0. B. licheniformis roll i denna jäsning var sannolikt indirekt. Bakterien är relativtsyratolerant och kan troligen överleva länge i osten. Den kan förbruka nitrat, vilket sannoliktledde till att smörsyrasporer kunde gro ut och osten jäste. Vid höga halter, <strong>av</strong> vilken bakteriesom helst som kan förökas upp under värmningsprocessen (mer än 1 miljon/ml), finns det riskför at det bildas extracellulära enzymer, t.ex. proteaser och lipaser. Dessa enzymer kan dåpåverka ostmognadsprocessen, vilket sannolikt var fallet med UF-Cheddartillverkningen iAustralien. Bakterien behöver således inte växa till i osten för att kunna orsaka kvalitetsdefekter.Uppförökning i ostenBland de <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> mjölksyra<strong>bakterier</strong>na kan det teoretiskt sett finnas möjlighetbåde till uppförökning i pastör och under ostens tillverkning och lagring. Det finns dockinga rapporter om tillväxt till höga halter i värmeväxlare för dessa organismer. Enterokockeroch laktobaciller är mera värmekänsliga än de tidigare beskrivna mikroorganismerna, varförinte lika stor risk föreligger. För en stam <strong>av</strong> Lactobacillus plantarum rapporteras ett D-värdepå 4,4 sekunder vid 72°C (4). Detta betyder att innehållet <strong>av</strong> denna bakterie skulle reducerasmed 3,4 logenheter vid pastörisering i 15 sekunder. Martley undersökte såväl förändringen itotalantal <strong>bakterier</strong> som <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> över en kommersiell ystmjölkspastörunder en 10-dagarsperiod (13). Inga skillnader kunde påvisas mellan halten <strong>pastöriseringsöverlevande</strong><strong>bakterier</strong> i ingående mjölk och ut från pastör vid produktionsdagens börjanoch slut. Däremot var totalantalet <strong>bakterier</strong> vid två dagar en faktor 10-100 högre ut från pastörän ingående mjölk. <strong>Mjölk</strong>en var fosfatasnegativ och således korrekt pastöriserad. Detta inträffadetvå dagar när totalantalet var högre än normalt i ingående mjölk. Martley menar att dettaorsakats <strong>av</strong> värmetoleranta mjölksyra<strong>bakterier</strong>, som delvis <strong>av</strong>dödats, och därför inte kundedetekteras med den vanliga laboratorietesten för <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong>, värmningvid 63°C under 30 minuter, men som vid högre halter i ingående mjölk dock till viss delöverlevde och kunde föröka sig i regenerativet.I Cheddar-ost gjord på opastöriserad mjölk påträffades höga halter enterokocker. Undersökningarmed bl.a. molekylärbiologiska typningsmetoder indikerade att källan sannolikt varmjölkningsanläggningen (14) och orsaken otillräcklig disk. Enterokocker är vanliga i ostargjorda på opastöriserad mjölk eftersom de växer bra i osten och ingen reducering sker genompastörisering.Laktobaciller påträffas alltid i ost som fått mogna (13). De anses till största delen vara enåterkontaminationsflora som finns i mejeriutrustningen och kontaminerar mjölken i sambandmed ystningen. Normalt påträffas
aciller, såsom t.ex. Lactobacillus brevis, och olika subspecies <strong>av</strong> Lb. casei har visat sigkunna orsaka kvalitetsfel i ost, se t.ex. (15), där man även kunde spåra ursprunget till leverantörmjölken.Det är idag osäkert i hur stor utsträckning en eventuell uppförökning i pastörkan ha på laktobacillutvecklingen i svensk ost. En ökning i halt med t.ex. en faktor 100 eller1000 i ystmjölken skulle dock kunna innebära en tidigare påverkan på ostmognaden än vadsom är normalfallet. En kontinuerlig uppföljning <strong>av</strong> totalantalet <strong>bakterier</strong> före och efter pastöri förhållande till laktobacillhalt och ostkvalitet skulle eventuellt kunna ge svar på den frågan.Mögelostar och kittostarMögelostar skiljer sig från hårdost genom en högre vattenhalt, tillsats <strong>av</strong> grön- eller vitmögel,samt frånvaro <strong>av</strong> vaxning eller paraffinering. Detta gör att i synnerhet ytskiktet på ostenkommer att utgöra en aerob miljö, som medger tillväxt <strong>av</strong> aeroba mikroorganismer. På liknandesätt är ostytan på kittostar en aerob miljö under kittbehandlingen. Bland de mikroorganismersom utvecklar sig på ytorna <strong>av</strong> dessa ostar finns mikrokocker, stafylokocker, Brevibacteriumoch coryne<strong>bakterier</strong> (16, 17). Enzymer från Micrococcus sp. verkar också ha enpositiv roll för smakutvecklingen <strong>av</strong> vissa färskostar (18). Det är tydligt att den <strong>pastöriseringsöverlevande</strong>floran utgör en viktig komponent i ytfloran på mögelostar och kittostar.Kombinationen <strong>av</strong> pastöriseringsöverlevnad, aerob tillväxt och ofta salttolerans har troligtvislett till att denna typ <strong>av</strong> flora har ett selektivt övertag bland de <strong>bakterier</strong> som uppträder spontanti denna miljö. Liknande pigmenterade <strong>bakterier</strong> påträffas också som t.ex. gula fläckar påytan <strong>av</strong> ost i plastfilm, särskilt i skarvar med syreläckage.SlutsatserDen enda idag säkert kända och tydligt <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> mikroorganismen som kanpåverka ostkvaliteten är Streptococcus thermophilus och eventuellt även Bacilluslicheniformis. Dessa kan förökas i pastören vi långa körtider (mer än 8-12 timmar) och kanhamna i höga halter i ystmjölken, med smak och texturfel i ost som resultat. Vid UF-koncentrering<strong>av</strong> ystmjölk och lång driftstid kan olika Bacillus-arter förökas med smakfel som följd ilagrad Cheddar-ost. Vissa laktobaciller kan delvis överleva pastörisering, men deras halter ileverantörmjölk är sannolikt oftast för låg för att ha betydelse. Vissa undersökningar tyderdock på att laktobaciller i viss mån skulle kunna uppförökas i pastör, med förhöjda halter iystmjölk som följd. Samtliga <strong>av</strong> dessa <strong>bakterier</strong> finns i mjölkråvaran och dennas innehåll påverkarrisken för uppförökning i mejeriprocesserna. Eventuell uppförökning kan enkelt undersökasgenom att mäta deras halt i mjölk före och efter pastör vid början och slutet <strong>av</strong> driften.Det är sannolikt svårt, och inte motiverat, att riktat försöka reducera dessa <strong>bakterier</strong>s förekomsti leverantörmjölk. Coryneforma <strong>bakterier</strong> (mest Microbacterium) och mikrokocker,som dominerar den <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> floran, har ingen betydelse för hårdostars kvalitet.Rådgivning och åtgärder som leder till att gruppen <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong> isin helhet reduceras genom förbättrade diskrutiner på gårdarna minskar med stor sannolikhetäven förekomsten <strong>av</strong> de potentiellt produktskadliga <strong>pastöriseringsöverlevande</strong> <strong>bakterier</strong>na.6
Referenser1. Svensson, B. 2001. Pastöriseringsöverlevande <strong>bakterier</strong> . En litteraturstudie.<strong>Svensk</strong> <strong>Mjölk</strong> rapport 4995.2. Christiansson, A. & Nilsson, J. 1994. Bakteriologiska problem i samband meddrift <strong>av</strong> värmeväxlare och annan utrustning. <strong>Svensk</strong> <strong>Mjölk</strong> rapport 4930.3. Stadhouders, J., Hup, G. & Hassing, F. 1982. The conceptions of index and indicatororganisms discussed on the basis of the bacteriology of spray-dried milkpowder. Netherlands Milk and Dairy Journal 36: 231-260.4. Jordan, K.N. & Cogan, T.M. 1999. Heat resistance of Lactobacillus spp. isolatedfrom Cheddar cheese. Letters in Applied Microbiology 29: 136-140.5. Suhren, G. 1990. Zur bakteriologischen Beschaffenheit von värmebehandelterKonsummilch. Eine Untersuchung von Handelsproben aus 10 europäischenLändern. DMZ Lebensmittelindustrie und Milchwirtschaft (15): 468-471.6. Villar, A., Garcia, J.A., Iglesias, L., Garcia, M.L. & Otero, A. 1996. Applicationof principal component analysis to the study of microbial populations in refrigeratedraw milk from farms. International Dairy Journal 6: 937-945.7. Kikuchi, M., Matsumoto, Y., Sun, X. & Takao, S. 1996. Incidence and significanceof thermoduric bacteria in farm milk supplies and commercial pasteurizedmilk. Animal Science and Technology 67(3): 265-272.8. Lehmann, F.L., Russell, L.S., Solomon, L.S. & Murphy, K.D. 1992. Bacterialgrowth during continous milk pasteurization. The Australian Journal of DairyTechnology 47: 28-32.9. Lehmann, F. 1992. Thermoduric-thermophilic bacteria in continous cheesemaking.The Australian Journal of Dairy Technology 47: 94-96.10. Langeveld, L.P.M., Van Monfort-Quasig, R.M.G.E., Weerkamp, A.H.,Waalewijn, R. & Wever, J.S. 1995. Adherence, growth and release of bacteria ina tube heat exchanger for milk. Netherlands Milk and Dairy Journal 49: 207-220.11. Rukure, G. & Beter, B.H. 2001. Survival and growth of Bacillus cereus duringGouda cheese manufacturing. Food Control 12(1): 31-36.12. Tjepkema, R., Price, W.V. & Foster, E.M. 1953. An early-gas defect in Swisscheese caused by Bacillus polymyxa. Journal of Dairy Science 36: 1272-1278.13. Martley, F.G. & Crow, V.L. 1993. Interactions between non-starter microorganismsduring cheese manufacture and ripening. International Dairy Journal3: 461-483.14. Gelsomino, R., Vancanneyt, M., Cogan, T.M., Condon, S. & Swings, J. 2002.Source of enterococci in a farm-house raw-milk cheese. Applied andEnvironmental Microbiology 68(7): 3560-3565.15. Hull, R., Toyne, S., Haynes, I. & Lehmann, F. 1992. Thermoduric bacteria: a reemergingproblem in cheesemaking. The Australian Journal of DairyTechnology 47: 91-94.16. Corsetti, A., Rossi, J. & Gobbetti, M. 2001. Interactions between yeasts andbacteria in the smear-ripended cheeses. International Journal of FoodMicrobiology 69: 1-10.17. Bockelman, W. & HoppeSeyler, T. 2001. The surface flora of bacterial smearripenedcheese from cow's and goat's milk. International Dairy Journal 11:307-314.18. Mohedano, A.F., Fernandez, J., Gaya, P., Medina, M. & Nunez, M. 1998. Effectof the cysteine proteinase from Micrococcus sp. INIA 528 on the ripening processof Hisponico cheese. Journal of Dairy Research 65(4): 621-630.7