Coraz większą popularnością cieszą się wody smakowe produkowane na bazie wód mineralnych lub źródlanych z dodatkiem różnych aromatów pochodzenia naturalnego. Naturalne wody smakowe orzeźwiają i podtrzymują aktywność oraz są alternatywą dla napojów wysoko słodzonych, tak lubianych przez dzieci. Jednak istotnym problemem dla producentów w tej branży jest brak stabilności mikrobiologicznej gotowych wyrobów, który objawia się niekorzystnymi zmianami organoleptycznymi. Zwłaszcza w miesiącach letnich, w wysokich temperaturach otoczenia, w napojach smakowych powstają wyraźne zmętnienia (fot. 1).
    Skład mikroflory zanieczyszczającej produkt jest zwykle bardzo zróżnicowany i zależy od jakości wszystkich surowców wchodzących w skład napoju: wody, cukru, aromatu lub soku oraz innych komponentów stosowanych do produkcji napojów.

Woda
    Naturalne wody mineralne i źródlane, stosowane do produkcji napojów smakowych, zawierają zwykle niewielką ilość drobnoustrojów, głównie bakterii Gram-ujemnych z rodzajów Pseudomonas i Aeromonas, o małych wymaganiach pokarmowych. Jednakże w obecności nawet niewielkiego stężenia biodegradowalnych, rozpuszczalnych związków węgla BDOC (ang. biodegradable dissolved organic carbon) następuje znaczący wzrost bakterii w takim środowisku. Dodatkowo, fotodegradacja rozpuszczonej materii organicznej poprzez ekspozycję wód w świetle słonecznym może korzystnie wpływać na rozwój drobnoustrojów wykorzystujących takie produkty rozkładu.

Cukier i syropy
    Do produkcji napojów zwykle stosuje się naturalne syropy roślinne, syropy cukrowe otrzymane poprzez rozpuszczenie cukru rafinowanego w wodzie lub wyprodukowane w wyniku enzymatycznej lub chemicznej hydrolizy skrobi. Główną mikroflorę cukru i syropów cukrowych stanowią bakterie mezofilne i/lub termofilne. Wśród mezofili na szczególną uwagę zasługują bakterie z rodzaju Leuconostoc oraz bakterie przetrwalnikujące z rodzaju Bacillus i Paenbacillus. Gatunkiem termofilnym często izolowanym z próbek cukru jest Geobacillus stearothermophillus. Wśród mikroflory zanieczyszczającej cukier i syropy cukrowe oznaczane są również drożdże osmofilne, np. Zygosaccharomyces rouxii oraz zarodniki grzybów strzępkowych z rodzajów: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus i Cladosporium.

Soki i aromaty owocowe
    Mikroflora soków lub aromatów zależy od rodzaju owoców, ich pochodzenia oraz sposobu konserwacji. Najbardziej rozpowszechnione w owocach są drożdże charakteryzujące się właściwościami fermentacyjnymi. Około 50-75% całej populacji stanowią tu przedstawiciele rodzajów Candida, Kloeckera i Hanseniaspora (fot. 2). Dokonana charakterystyka jakościowa wyizolowanych szczepów drożdży z owoców krajowych wykazała stosunkowo wysoki udział (30%) gatunku Debaryomyces hansenii. Mniej licznie występowały drożdże z rodzaju Rhodotorula, produkujące charakterystyczne barwniki karotenoidowe (fot. 3).

    Wśród pleśni reprezentowane były rodzaje Alternaria, Aureobasidium i Cladosporium. W badaniach własnych stwierdzono także obecność pleśni z rodzaju Acremonium (fot. 4).

Dodatkowe składniki
    Konserwanty i regulatory kwasowości wprowadzone do napojów stymulują proces uśpienia mikroflory zanieczyszczającej. Mogą one jednak, w pewnych określonych warunkach pH i temperatury, ulegać rozkładowi, a produkty reakcji stają się wówczas źródłem węgla i azotu dla drobnoustrojów.

    Kwas cytrynowy, powszechnie stosowany regulator kwasowości i konserwant, to słaby kwas organiczny. Niektóre mikroorganizmy, np. bakterie Leuconostoc sp., Enterobacter sp. i drożdże Candida sp. są zdolne do wykorzystywania tego związku jako źródła węgla. Zmniejszenie zawartości kwasu cytrynowego, a tym samym wzrost pH produktu końcowego, może być więc wynikiem jego asymilacji przez mikroflorę zakażającą. Dotyczy to także sztucznych środków słodzących, np. aspartamu, bardzo często stosowanego, zwłaszcza w napojach niskokalorycznych.
    Aspartam należy do grupy estrów peptydowych. W jego skład wchodzą m.in. dwa aminokwasy: kwas asparaginowy oraz fenyloalanina. W warunkach podwyższonej temperatury oraz podwyższonego pH (≥7) związek ten może ulegać stopniowej hydrolizie do metanolu oraz wolnych aminokwasów. Związki te są następnie wykorzystywane jako źródło węgla i azotu przez mikroflorę zanieczyszczającą wody smakowe.

    Rozwój znacznej części mikroflory bakteryjnej w wodach smakowych jest ograniczony przez niskie pH, istnieje jednak duże niebezpieczeństwo namnażania się drobnoustrojów acydofilnych, np. bakterii fermentacji octowej, mlekowej (fot. 5).
    Szczególnie niebezpieczne jako zanieczyszczenie są laseczki z rodzaju Alicyclobacillus. W następstwie rozwoju tych bakterii w produktach wytwarzanych na bazie owoców tropikalnych może pojawić się m.in. fenolowy, „apteczny” zapach, związany z tworzeniem gwajakolu i 2,6-dibromofenolu. Zmiany organoleptyczne smakowych wód mineralnych wywoływane są często przez bakterie fermentacji octowej należące do rodzaju Gluconobacter. W wyniku m.in. prac własnych opisywane są w literaturze nowe, nieznane dotąd bakterie fermentacji octowej należące do rodzaju Asaia. Oprócz bakterii octowych za śluzowacenie napojów odpowiedzialne mogą być także bakterie z rodzaju Leuconostoc.
    Bakterie Gram-ujemne, stanowiące mikroflorę wód, aromatów oraz innych składników napojów, wykazują silne zdolności adhezyjne i tworzą biofilmy na powierzchniach stalowych i z tworzyw sztucznych. Utworzona błona biologiczna jest środowiskiem przyjaznym dla rozwoju innych rodzajów drobnoustrojów i jest trudna do usunięcia przy zastosowaniu standardowych metod mycia i dezynfekcji, zwłaszcza w instalacjach przepływowych.

* * *

    Ze względu na różnorodną mikroflorę, którą mogą ze sobą wnosić surowce stosowane do produkcji smakowych wód mineralnych, zakażenie produktu finalnego jest wynikiem wzajemnych interakcji pomiędzy komórkami drożdży, bakterii i grzybów. Wzajemne zależności i uwarunkowania są często bardzo złożone. Niskie pH soków i napojów smakowych, wynoszące ok. 3÷5 oraz obecność konserwantów, często nie zapewnia stabilności mikrobiologicznej produktów.
    Jakość i bezpieczeństwo zdrowotne butelkowanych wód smakowych oraz napojów powinny być zagwarantowane przez odpowiednią jakość surowców, utrzymanie właściwej higieny linii technologicznej, zapobieganie tworzeniu biofilmów oraz dobór odpowiednich metod monitoringu.

Autor: dr inż. Dorota Kręgiel, Politechnika Łódzka

Artykuł został opublikowany w magazynie "Agro Przemysł" nr 6/2011

Źródło fot.: www.sxc.hu