FERMANTASYON VE FERMENTE GIDALAR
FERMANTASYON Mikrobiyolojik anlamda fermantasyon mikroorganizmalar tarafında havanın serbest oksijenini veya (NO3 (nitrat) ve SO4 (sülfat)gibi) inorganik inorganik bileşiklerde bulunan bağlı oksijeni kullanarak seri reaksiyonlar ile ürün bileşimindeki maddeleri yıkıma uğratılmasıdır.
MİKROORGANİZMALAR TARAFINDAN GERÇEKLEŞTİRİLEN VE GIDALARDA ÖNEMLİ OLAN FERMANTASYON REAKSİYONLARI Laktik asit fermantasyonu: şeker laktik asit bakterileri tarafından anerobik koşullarda laktik asit ve diğer bazı ürünlere dönüştürülür. Laktik asit bakterileri çeşitli fermente süt ürünleri, fermente sebzeler(turşular) ve fermente et ürünlerinde (sucuk)ve marinat üretiminde yaygın olarak kullanılırlar. Alkol Fermantasyonu: Mayalar alkol fermantasyonunda rol oynayan en önemli mikroorganizmalardır. Saccharomyces ellipsoideus alkol fermantasyonunda endüstriyel öneme sahip bir mayadır.
Propionik asit fermantasyonu: Propionibacterium cinsi bakteriler anaerobik koşullarda karbonhidratlardan yüksek oranda Propiyonik asit, asetik asit ve CO2 üretirler. Propiyonik asit bakterileri isviçre tipi büyük gözenekli peynirlerin (Emmental ve Gruyere) üretiminde rol oynar. Çeşitli bakteri ve küfler tarafından gerçekleştirilen fermantasyonlar: sirke üretiminde ve rokfor, kamembert gibi peynirler ile soya sosu gibi gıdalar bu fermantasyon tipine örnektir.
FERMANTASYONDA ROL OYNAYAN BAKTERİLER Laktik asit bakterileri Propiyonik asit bakterileri Asetik asit bakterileri
LAKTİK ASİT BAKTERİLERİ Laktik asit bakterileri çeşitli gıdalardaki faaliyetler sonucu karbonhidratlardan laktik asit üretme yeteneğine sahip mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar cins ve tür özelliklerine bağlı olarak karbonhidratlardan Laktik asit Asetik asit Karbondioksit Alkol Bazı tat ve aroma maddeleri üretebilmektedirler.
LAKTİK ASİT BAKTERİLERİ GLİKOZ METABOLİZMALARI SONUCUNDA ÜRETTİKLERİ SON ÜRÜNE BAĞLI OLARAK 1- HOMOFERMANTATİF LAKTİK ASİT BAKTERİLERİ : HEKSOZ ŞEKERİN FERMANTASYONU SONUCU BİRİNCİL DERECEDE LAKTİK ASİT ÜRETEN TÜRLERE 2- HETEROFERMANTATİF LAKTİK ASİT BAKTERİLERİ : METABOLİK FAALİYETLER SONUCUNDA HEKSOZLARDAN LAKTİK ASİT, CO2 VE ETANOL ÜRETEN LAKTİK ASİT BAKTERİLERİDİR. BU TÜRLER ASETALDEHİT VE DİASETİL GİBİ TAT VE AROMA MADDELERİNİN ÜRETİMİ AÇISINDAN ÖNEMLİDİR.
LAKTİK ASİT BAKTERİLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Geçmişte Laktik asit bakterilerinin sınıflandırılmasında - Gram reaksiyonu - Katalaz reaksiyonu - Laktik asit konfigürasyonu - Çeşitli karbonhidratları fermente edebilme yetenekleri gibi
ŞU ANA KADAR TESPİT EDİLMİŞ LAKTİK ASİT BAKTERİLERİNİN BAZI GENEL ÖZELLİKLERİ 1- Bu mikroorganizmalar gelişebilmek için amino asitler ve B grubu vitaminler gibi besin öğeleri ile pürin ve pirimidin bazlarına ihtiyaç duyarlar. 2- Çoğu mezofilik mikroorganizmalardır. Ancak bazıları 5 C derecenin altında, termofilik türleri ise optimum 45 C derecegibi yüksek sıcaklıklarda gelişebilirler. 3- Bu mikroorganizmaların çoğu optimum 4-4.5 ph da gelişebilmelerine rağmen 3,2 gibi düşük ve 9,6 gibi yüksek ph larda gelişebilmektedir. 4- Ayrıca bu mikroorganizmaların bazıları zayıf proteolitik ve lipolitik özelliğe sahiptir.
GENEL OLARAK LAKTOBASİLLUS GRUBU Lactobasillus Pediococcus Streptococcus Leunocostoc - Lactococcus - Carnobacterium - Enterococcus - Vagococcus - Weisella
Lactobacillus Bu cinsteki mikroorganizmalar; Gram pozitif, katalaz ve oksidaz negatif, mikroaerofilik ve fermantatif, bazı türleri mutlak anaerob genellikle hareketsiz ince, uzun veya kısa çubuk yada kokobasil şeklinde bakterilerdir.bu bakteriler gelişebilmek için kompleks besin maddeleri ve vitaminlere ihtiyaç duyarlar ve bu türler fermente et, sebze,süt ve su ürünlerinin üretiminde rol oynarlar.
LAKTOBACİLLUS CİNSİ 3 BÜYÜK GRUBA AYRILIR Betabacterium Streptobacterium Thermobacterium
Streptecoccus Bu türler gram pozitif, katalaz negatif, genellikle hareketsiz, çoğu türü fakültatif, bazı türleri mikroaerofilik, 4 türü mutlak anaerobik, ikili veya uzun zincirler oluşturan kok şeklindeki mikroorganizmalardır. Bazı peynir çeşitlerinin üretinminde starter kültür olarak kullanılırlar.
Pediococcus Gram pozitif, Katalaz negatif, mikroaerofilik ve fermantatif kok şeklinde bakterilerdir. Koklar tekli ve ikili şekilde bulunabilirle veya kısa zincir ve tetrad oluşturabilirler. Tuza dayanıklı homofermantatif türlerdir ve bitkilerde, turşu, bira,şarap gibi fermente ürünlerde bulunurlar. P. cerevisiae ve P. acidilactici türleri starter kültür olarak turşu ve sucuk yapımında kullanılır.
Leuconostoc Gram pozitif,katalaz negatif, hareketsiz, fakültatif anaerob, kok şeklinde heterofermantatif laktik asit bakterileridir. Gıdalarda önem taşıyan Leuconostoc türlerinin bazı karakteristik özellikleri heterofermantatif oldukları için diasetil ve diğer bazı aroma bileşileri üretirler. tuza toleranslıdırlar. Çoğu türü % 3 bazı türleri de % 6,5 tuz konsantrasyonlarında gelişebilirler. Bu özelliğinden dolayı L. mesenteroides salatalık turşusu ve diğer sebze turşularının ilk aşamasında gelişme gösterir. sebze fermantasyonlarının ilk aşamasında hızlı bir şekilde ğelişerek yeteri düzeyde asit üreterek diger zararlı bakterilerin gelişimini inhibe ederler. yüksek seker konsantrasyonuna dayanıklı mikroorganizmalardır. Şurup, kek ve dondurma karışımlarında kolaylıkla gelişebilirler.
Carnobacterium Gram pozitif,katalaz negatif, çubuk şeklinde bakterilerdir. Vakum ambalajlanmış tavuk, balık ve etlerde doğal olarak bulunurlar.
Lactococcus Gram pozitif,katalaz negatif, hareketsiz kok şeklinde bakterilerdir. Hüçre şekilleri küresel veya oval olup tekli, ikili veya zincir şeklinde diziliş gösterebilirler.
Enterococcus Enterococcus cinsi içerisinde 16 tür bulunmaktadır. Bunlardan Enterococcus faecalis insan ve hayvan dışkısında bulunan fekal orijinli bir türdür. E.faecium a ise yaban domuzlarında daha çok rastlanır. Enterococcus faecalis, E.faecium ve E. durans dışındaki diğer 13 tür sanitasyon açısından fekal indikatör olarak önem arzetmezler. Bu cinsteki mikroorganizmalar aerobik ve fakültatif anaerobik katalaz negatif, pekçok patojen bakterinin gelişebildiği ph aralığının dışında gelişebilen kok şekilli mikroorganizmalardır.
Vagococcus Gram pozitif,katalaz negatif, hareketli koklardır. 10oC de ve %4 tuzlulukta gelişebilirler. Vagococcus cinsi bakteriler balık, su gibi bazı gıdalarda ve dışkıda bulunur.
Weissell Gram pozitif,katalaz negatif, hareketsiz, sporsuz ve fermantatif genellikle sivri uçlu çubuk formunda veya tekli ikili yada kısa zincirler oluşturmuş kokoid formda bakterilerdir.
LAKTİK ASİT BAKTERİLERİNİN ANTİMİKROBİYAL AKTİVİTESİ Laktik asit bakterileri ortamda bulunan diğer mikroorganizmaları inhibe ederek mikrobiyal açıdan güvenilir fermente gıdaların üretilmesine olanak sağlamaktadır. - düşük ph - Organik asitler - Bakteriyosinler - Hidrojen peroksit - Etanol - Düşük oksidasyon ve redüksüyon potansiyeli
PROPİYONİK ASİT BAKTERİLERİ Propionibacteriacea familyasına dahil düzensiz şekilli, hareketsiz, sporsuz, Gram pozitif, kokoid veya çubuk şeklinde bakterilerdir. Bu familya içinde sadece Propionibacterium cinsi gıdalarda önemlidir.
Bu cins süt ürünlerinde özellikle peynirlerde önem taşır ve 11 türü mevcuttur. Katalaz pozitif ve oksijene toleranslı anaerobik bakterilerdir. Karbonhidratlardan Propiyonik asit, asetik asit ve CO2 üretirler. 30 C de ve 6-7pH da optimum ürerler. Özellikle İsviçre tipi peynirlerin(emmantel, Gruyere) üretiminde önem taşırlar. Bazı türleri gri, kırmızı, pembe, sarı, turuncu pigment oluştururlar.
ASETİK ASİT BAKTERİLERİ Bu bakteriler pseudomonadaceae familyasına dahil, gram negatif, katalaz pozitif, oksidaz negatif, hareketli mutlak aerobik, kavisli çubuk şeklinde bakterilerdir. Asetobacter ve Gluconobacter cinsi bakteriler çeşitli organik bileşikleri organik asitlere okside ederler ve endüstriyel fermantasyonla sirke yapımında kullanılırlar. Doğada yaygın olarak bulunurlar özellikle alkol fermantasyonunun geçtiği bitkilerde daha yaygındır. Asetobacter Gluconobacter
FERMANTASYONDA ROL OYNAYAN MAYALAR Alkol ve CO2 üreten fermantatif mayalar ekmek, şarap ve bira gibi ürünlerin üretiminde rol oynarlar. Mayalar mutlak aerobik mikroorganizmalar olup bu mayalar film mayalar veya oksidatif mayalar olarak tanımlanırlar. Saccharomyces cinsi mayalar ekmek bira ve şarap yapımında kullanılmaktadır. Kımız ve kefir üretiminde ise Candida pseudotropicalis, Torula koumiss ve Saccharomyces lactis gibi mayalar kullanılmaktadır.
FERMANTASYONDA ROL OYNAYAN KÜFLER Rokfor, Kamembert gibi peynirlerin yapımında ve soya sosu gibi gıdaların üretiminde bazı küfler rol oynamaktadır. Aspergillus ve Penicillium fermente gıdalarda rol oynayan iki önemli cinstir. Genellikle peynirlerin fermantasyonunda; Penicillum camembertii P. roqueforti P. gargonzolae P. stilton Mucor rasmusen Aspergillus oryzae
STARTER KÜLTÜR Çok genel bir tanımlama ile gıda üretiminde kullanılan mikroorganizmalara starter kültür adı verilir. kontrollü koşullarda standart kalitede ürün elde etmek için gıda sanayiinde kullanılan mikroorganizmalardır Starter kültür tek ya da birden fazla mikroorganizma olabilir. Amaca göre hangi mikroorganizma ya da mikroorganizmaların starter olarak kullanılacağı değişir.
STARTER KÜLTÜR SEÇİMİ Fermente gıdaların üretiminde kullanılan kültürler Hammaddede arzu edilen değişimlere neden olabilen Herhangi bir kontaminant içermeyen Stabil kültürler olmalıdır.
STARTER KÜLTÜRÜN AKTİVİTESİ İnkübasyon sonrası soğutma hızına Ortamın kompozisyonuna Asitliğine Depolama sıcaklığı Depolama süresine bağlıdır.
STARTER KÜLTÜRLERİN İNHİBİSYONU Doğal inhibitörler Antibiyotikler Bakteriyofajlar Deterjan ve dezenfektan kalıntıları Lökositler, insektisitler gibi çevresel orijinli bazı inhibitörler, uçucu ve uçucu olmayan bileşikler
TİCARİ STOK KÜLTÜR ÜRETİMİ 1. Sıvı kültürler: 2. Kurutulmuş kültürler: a) püskürtmeli kurutucuda kurutulmuş konsantre olmayan kültürler b) Dondurarak kurutulmuş konsantre olmayan kültürler c) Dondurarak kurutulmuş konsantre kültürler 3. Dondurulmuş kültürler: a) -20 C de dondurulmuş konsantre olmayan kültürler b) -40 ve -80 C de dondurulmuş konsantre kültürler c) -196 c de sıvı azot ile dondurulmuş konsantre kültürler
SIVI KÜLTÜRLER Kısa mesafelerde veya bir gün gibi kısa sürede işletmeye ulaşma imkanı bulunduğu durumlarda pratik ve ekonomik olması nedeniyle uygulama alanı bulmuştur. İşletmelerde genellikle sıvı kültürler kullanılır.
KURUTULMUŞ KÜLTÜRLER Dondurarak kurutulmuş starter kültürlerin canlılık otanını etkileyen faktörler. 1. Mikroorganizmanın tipi, cinsi ve türü 2. Mikroorganizmanın gelişme fazı 3. Besiyeri ve ortamdaki besin maddeleri 4. Ortamın ph sı : 5-6 5. Nem: %3 ten az 6. Dondurma, kurutma ve depolama sıcaklığı 7. Oksijen 8. Kültürü aktifleştirme sıcaklığı: 20 C
DONDURULMUŞ KÜLTÜRLER 1) - 20 C derecede dondurulmuş 2) -40 ile -80 C arasında dondurulmuş 3) -196 sıvı azotta dondurulmuş kültürler
FERMENTE GIDALAR Fermente su ürünleri Fermente süt ürünleri Fermente et ürünleri Bitkisel orijinli fermente gıdalar Fermente alkollü içecekler Diğer fermente ürünler
FERMENTE SU ÜRÜNLERİ Marinatlar Ceviche Escabeche Paksiw
Laktik asit fermentasyonu ile üretilen su ürünleri Ürün adı Ülke İçerikleri Mikroorganizmalar Kullanım alanı Sikhae Kore deniz balığı, pişirilmiş darı, tuz L. mesenteroides, L. plantarum Ana öğün Nazerushi Japonya deniz balığı, pişirilmiş darı, tuz L. mesenteroides, L. plantarum Ana öğün Burong-isda Filipinler tatlısu balığı, pirinç, tuz L. brevis, Streptococcus sp. Ana öğün Pla-ra Tayland tatlısu balığı, kavrulmuş pirinç, tuz Pediococcus sp. Ana öğün Balao-balao Filipinler karides, pirinç, tuz L.mesenteroides, P.cerevisiae Katkı maddesi Kungchao Tayland tatlısu balığı, tatlandırılmış pirinç P.cerevisiae Ana öğün
Pişirilmiş pirinç ile fermente balık (Burong isda) 1) Balıklar kelebek şeklinde fileto çıkartılır, yıkanarak süzülür. 2) Şişeler içerisinde 5 fincan pişirilmiş pirinç ve 8 yemek kaşığı karışımı ile paketlenmektedir. 400 gram temizlenmiş her 3 ¾ fincan pişirilmiş pirinç karışımı için kullanılmaktadır. 3) Oda sıcaklığında 7 gün fermente edilmektedir. 4) Yağ, soğan ve sarımsak ilave edilerek servis yapılmaktadır.
Pişirilmiş Pirinç İle Fermente Karides Taze materyal olarak küçük boyutta karidesler kullanılabilmektedir. Küçük karides, tuz, polietilen, pişirilmiş pirinç, şişeler İşlem; 1. Karidesler ayıklanır, yıkanır ve süzülür. 2. Karidesler ağırlığının %20 si kadar tuz ile karıştırılır. İki saat tutularak süzülür. 3. 1 fincan pirinç 2 1/2 fincan su ile pişirilir. Soğutulur ve ön tuzlama işlemi yapılmış karides ile karıştırılır. Süzülmüş karides pirinç oranı (1:4.8) dir. 4. Toplam karides pirinç karışımına ağırlığının % 3 ü kadar kaba tuz ilave edilmektedir.
Plaa som Bütün balıklar (8:1) oranında tuzla karıştırılır ve bütün gece boyunca bekletilir. Daha sonra pişirilmiş pirinç ve kıyılmış sarımsak ilave edilerek (oran 20 balık/tuz: 4 pirinç: 1 ve ağırlığı ile sarımsak) karışım cam kavanozlarda paketlenir. Uygun sıcaklıkta 5-7 gün fermente edilir. Bu ürünün raf ömrünün 3 hafta olduğu belirtilmiştir
Som fak Balık filetoları süzülür ve kıyılır. Pişirilmiş pirinç, kıyılmış sarımsak ve tuz (oran 120 kıyılmış balık: 20 pirinç: 7 sarımsak: 7 tuz) kıyılmış balığa ilave edilir ve karışım küçük porsiyonlara bölünerek muz yaprakları arasında veya plastik tabakalarda paketlenir. Bu ürün uygun sıcaklıkta 3-5 gün fermente edilir.
Fermentasyon İşlemini Hızlandırma Lactobacillus plantarum ve Pediococcus cereviseae gibi ticari laktik asit starterleri fermentasyon esnasında kullanılmaktadır. Bu starterlerin ilave edilmesi fermentasyon süresini 7 günden 3-4 güne azalmaktadır. Tat ve kas yapısında ise önemli değişiklikler meydana gelmemektedir.
Laktik asit bakterileri; bakteriosin, H202, laktoperoksidaz, diasetil ve laktik asit üretebilme özellikleri nedeniyle PATOJEN MİKROORGANİZMALARIN gelişimlerini inhibe ederler ve bu özelliklerinden dolayı laktik asit fermente ürünler halk sağlığı açısından güvenli ürünlerdir.
FERMENTE SÜT ÜRÜNLERİ Peynir Yoğurt (Streptococcus thermophilus ve Lactobacillus bulgaricus) Tereyağı, yayık altı,ekşi krema Kefir (Lactococcus lactis Subsp. Lactis, Lactococcus lactis Subsp. cremoris) Kımız kımız üretiminde ilk aşamada 37 C de 7 saat bekletilmiş Laktobasillus bulgaricus ikinci aşamada 30 C de 15 saat bekletilmiş Torula spp. kültürlerinin karışımı ile hazırlanır.
FERMENTE ET ÜRÜNLERİ Sucuk Lactobacillus plantarum Pediococcus acidilactici Pediococcus pentosaceus Lactobacillus sake
FERMENTE BİTKİSEL GIDALAR Turşu (Laktobacillus brevis, L.plantarum, Pediococcus pentosaceus, P.cerevisiae ) Zeytin (Laktobacillus plantarum, L.brevis)
Soya sosu iki aşamalı fermantasyon ile üretilir. 1. aşamada Aspergillus oryzae ve A.soyae 2. aşamada Zygosaccharomyces rouxii ve Laktobacillus delbrueckii
Tempe Islatılmış soya fasülyesinin Rhizopus oligosporus kültürü ile 31 C de 24 saat fermente edilmesi ile elde edilir
Miso: Aspergillus oryzae, Rhizopus oligosporus starter kültür olarak kullanılır. Koi ile pişirilmiş ve tuzlanmış soya fasülyesinin 4-12 ay fermantasyonu ile üretilir.
Ogi: ılık suda ıslatımış mısır tanelernden yapılır. Corynebacterium türleri baskın duruma geçer daha sonra S. cerevisiae ve L. plantarum rol oynar.
Gari: Kasava bitkisinin fermentasyonu ile elde edilen bir üründür. Bogkrek: Preslenmiş hindistan cevizi kekinin Rhizopus oligosporus ile fermentasyonu ile elde edilir.
FERMENTE ALKOLLÜ İÇECEKLER Bira: Bira fermantasyonunda gerçekleşen reaksiyon karbonhidratların etanole dönüşümüdür. Saccharomyces cerevisiae ve Saccharomyces carlbergens fermantasyonda görev alır. Şarap: Yaş üzümlerden üretilerek olgunlaşmaya bırakılan alkollü bir içecektir. Saccharomyces cerevisiae ile 18-30 C de 3-5 gün fermente edilir.
DİĞER FERMENTE ÜRÜNLER Sirke : iki aşamada gerçekleşir. 1. Aşamada mayalar anaerobik yolla şekerleri etanole dönüştürürler. 2. Aşmada üretilen etanol Acetobacter ve Gluconobacter gibi asetik asit bakterileri tarafından aerobik koşullarda oksidatif bir reaksiyonla asetik aside dönüştürülmektedir. Ekmek: Saccharomyces cerevisiae (maya) ve laktik asit bakterilerinin fermantasyonu ile üretilen fermente bir üründür.