Vesa Joutsjoen esitys Suomenlehmäpäivässä 14.2.2014 Jokioisilla

1. Suomenkarjan maidon mikrobiologia
Vesa Joutsjoki
Erikoistutkija, FT
MTT, Biotekniikka ja elintarviketutkimus
vesa.joutsjoki@mtt.fi
14.2.2014

2. Suomenkarjan maidon mikrobiologia
•
•
•
•
•
Maito mikrobien kasvuympäristönä
Maidon hyötymikrobit
Mikrobit juustonvalmistuksessa
Suomenkarjan maidon mikrobit
Yhteenveto
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
2

3. MAITO
~30-35 grammaa proteiinia/litra
pH 4.6 (20 C)
Saostuvat proteiinit:
Saostumattomat proteiinit:
• Kaseiinit:
•Heraproteiinit:
-laktoglobuliini
-lactalbumiini
seerumin albumiini
immunoglubuliinit
s1
s2

4. Maitohappobakteerit
 Gram-positiivisia
 Ei-itiöiviä
 Homofermentatiivisia tai heterofermentatiivisia kokkeja tai sauvoja
 Tuottavat maitohappoa (+ muita
orgaanisia happoja) hiilihydraattien
fermentaation lopputuotteena
 Taksonomisesti heterogeeninen
ryhmä (paljon taksonomiamuutoksia
DNA-tunnistusmenetelmien
kehittymisen myötä)

5. Maitohappobakteerit elintarvikkeissa
 Maitohappohapattaminen on vanhimpia tunnettuja elintarvikkeiden
prosessointitapoja 







Hapanmaitotuotteet
Juustot
Hapantaikinasta valmistettu leipä
Eräät alkoholijuomat
Lihanjalostustuotteet
Säilötyt vihannekset
Kotieläinten rehut
 Maitohapon tuotto (+muut orgaaniset hapot)  tuotteen pH muuttuu
lievästi happamaksi estäen pilaajabakteereiden kasvun
 Antimikrobiset yhdisteet (nisiini tunnetuin)  ehkäisevät
vahingollisten ja terveydelle vaarallisten mikrobien kasvua
 Probioottiset maitohappobakteerit  toimivat terveyttä ja hyvinvointia
edistävästi ruoansulatuskanavassa (terveysvaikutteiset eli
funktionaaliset tuotteet)

6. Maitohappobakteerit juustonvalmistuksessa
 Kypsytetyn juuston rakenne ja aromi ovat
suurelta osin seurausta prosessissa käytetyistä
maitohappobakteereista
Lactococcus
Lactobacillus
Leuconostoc
Pediococcus
Streptococcus thermophilus
(muita bakteerilajeja ja homeita;
maidon omat mikrobit)
 Maitohappobakteereiden vaikutusmekanismi
juustonvalmistuksessa perustuu kykyyn pilkkoa
hallitusti maidon sisältämiä valkuaisaineita, jolloin
lopputuloksena syntyy juuston makuun ja
rakenteeseen vaikuttavia molekyylejä

7. Juuston valmistus
MAITO
Haponmuodostus
Juoksettuminen
Heran erottuminen
Muotoilu
Suolaus
TUORE JUUSTO
Hapatteiden entsyymit
Juoksete
Maidon bakteereiden entsyymit
(”non-startterit”)
Maidon omat entsyymit
KYPSYNYT JUUSTO

8. The proteolytic system of lactic acid bacteria
Caseins
Oligopeptides
Free di- and
tripeptides
Proteinase
Opp Dtp
Aat
General aminopeptidases
Endopeptidases
CYTOPLASM
Proline-specific peptidases
Di- and tripeptidases
CELL WALL

9. Maitohappobakteereiden identifiointi

Perinteisesti metaboliaan, biokemiaan ja solumorfologiaan liittyvät menetelmät
 Tunnistus lajitasolle; monimuotoisuudesta johtuvat ongelmat

Molekyylibiologiset tunnistusmenetelmät
 Tunnistus kantatasolle; perustuvat useimmiten DNA:n sekvenssointiin sekä
spesifisten genomialueiden monistamiseen (PCR) tai restriktioon erityisillä
restriktioentsyymeillä, tai näiden yhdistettyyn käyttöön
PFGE SmaI+PFGE NotI
PFGE NotI
100
PFGE SmaI
80
60
Leukonostokit
100
87.5
C3VK
C17EK
. mes. cremoris
L.
C2VK
. mes. cremoris
L.
C1EK
C16EK
C4VK
C1VK
Bc11VK
. mes. cremoris
L.
43.9
C13EK
. mes. cremoris
L.
. mes. cremoris
L.
82.7
C7VK
. mes. cremoris
L.
100
95.8
92.1
C1EVK
. mes. cremoris
L.
. mes. cremoris
L.
97.3
C8VK
. mes. cremoris
L.
100
92.9
C6VK
. mes. cremoris
L.
86.7
DSM20346
. mes. cremoris
L.
. mes. cremoris
L.
65.3
A3VK
. mes. cremoris
L.
94.1
A1VK
. mes. cremoris
L.
91.3
A5VK
. mes. cremoris
L.
. mes. cremoris
L.
93.3
A4VK
. mes. cremoris
L.
100
74.7
. mes. cremoris
L.
. mes. cremoris
L.
100
89.8
Bc12VK
. mes. cremoris
L.
Bc14VK
. mes. cremoris
L.
Bc15VK
. mes. cremoris
L.
Bc16VK
. lactis
L.
DSM20202
Kahala M., Mäki M., Lehtovaara A., Tapanainen
J.-M., Katiska R., Juuruskorpi M., Juhola J.,
Joutsjoki V. (2008)
Journal of Applied Microbiology 105, 19291938

10. Mikrobit suomenkarjan maidossa
• Maitonäytteet: syksy-talvi-kevät-kesä 2011-2012
• Koejuustot, näytteet:
raakamaito
pastöroitu maito
tuorejuusto
juusto 2 vko
juusto 1 kk
juusto 3 kk
juusto 6 kk
• Mikrobimääritykset:
viljelyt
DNA-diagnostiikka
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
10

11. Mikrobien lukumäärät
C = valtarodut
NFC = Suomenkarja
AgarF + irgasan
raakamaito
pastöroitu
maito
juusto 0 vk
juusto 2vk
juusto 1kk
juusto 3 kk
juusto 6 kk
Talvi 2012
C
NFC
<100
6880
Kevät 2012
C
NFC
440
1570
C
<10
NFC
2050
<10
<10
<100
<10
<10
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
<100
Syksy
MPN kpl/l
<300
<300
<300
<300
MPN kpl/g
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
Talvi
MPN kpl/l
<300
<300
<300
<300
MPN kpl/g
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
<100
<100
Klostridit
raakamaito C
raakamaito NFC
pastöroitu maito C
pastöroitu maito NFC
0 vk juusto C
0 vk juusto NFC
2 vk juusto C
2 vk juusto NFC
<10
<100
<100
Kesä 2012
Kevät
MPN kpl/l
<300
3100
<300
400
MPN kpl/g
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
Kesä
MPN kpl/l
<300
<300
<300
<300
MPN kpl/g
<0,3
<0,3
<0,3
<0,3
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
11

12. Maitohappobakteerit, lukumäärät
MRS, LAB pmy/g
raakamaito
pastöroitu maito
juusto 0 vko
juusto 2 vko
juusto 4 vko
juusto 3 kk
juusto 6 kk
Syksy
2011
C
NFC
8,50E+01 2,00E+01
1,00E+00 1,00E+00
1,36E+07 4,96E+06
3,01E+06 3,54E+06
1,24E+07 7,38E+06
7,35E+06 1,11E+07
2,62E+06 5,05E+06
Talvi 2012
C
NFC
<100
<100
<10
<10
8,40E+07 6,50E+07
1,49E+07 2,85E+07
3,95E+07 5,25E+07
2,16E+07 2,12E+07
6,86E+06 7,10E+06
Kevät
2012
C
NFC
<100
3,60E+02
<10
<10
1,09E+07 2,06E+07
8,20E+07 4,95E+07
6,52E+07 6,14E+07
2,00E+07 2,42E+07
1,03E+07
6,10E+06
Kesä 2012
C
<100
<10
4,50E+07
1,34E+07
1,10E+07
3,60E+06
6,25E+06
NFC
<10
<10
5,40E+07
1,28E+07
1,60E+07
6,90E+06
3,10E+06
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
12

13. Maitohappobakteerit, tunnistetut
Syksy C
Suku ja laji
Syksy NFC
Talvi C
Talvi NFC
Kevät C
Kevät NFC
Kesä C
Kesä NFC
yht. kpl < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk < 3kk > 3kk
Lactococcus lactis subsp. cremoris
14
x
Lactococcus lactis subsp. lactis
58
Leuconostoc mesenteroides
/pseudomesenteroides
Lactobacillus curvatus
20
1
Lactobacillus oligofermentans
56
x
x
x
Lactobacillus plantarum
4
x
x
x
Pediococcus pentosaceus
2
x
Bacillus sp.
Brachybacterium
Kocuria sp
9
2
3
x
Microbacterium lacticum
13
x
Micrococcus/Macrococcus
Moraxella osloensis
Massilia sp.
8
5
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
196
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
13

14. Yhteenveto:

Mikrobien lukumäärät ja lajijakaumat eivät eroa merkittävästi
valtarotujen ja Suomenkarjan maidoissa

Luontainen mikrobisto tuskin on avainroolissa Suomenkarjan
maidon teknologisissa erityispiirteissä (juuston nopeampi
kypsyminen)

Todennäköisempää on, että maidon proteiinirakenne on
entsyymien vaikutuksesta helpommin hajoavaa
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
14

15. Työryhmä:
Minna Kahala
Lucia Blasco
Anneli Paloposki
Sari Lassila
© MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
15

16. © MTT Agrifood Research Finland
14.2.2014
16