Emmental valmistusprosessin bakteriofagit ja niiden lämpöherkkyys

Abstract

Bakteriofagit ovat bakteerien viruksia, jotka monistuessaan tuhoavat isäntäbakteerin. Juuston valmistuksessa maidon hapattaminen tapahtuu maitohappobakteereilla, joten bakteriofagien hallinta juuston valmistusprosessissa on tärkeää. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, missä vaiheessa juuston valmistusprosessia bakteriofagit pääsevät monistumaan ja samalla löytää keinoja prosessin bakteriofagien vähentämiseksi. Lisäksi haluttiin saada selville, miten juustomaidolle ja heralle tehtävät lämpökäsittelyt vaikuttavat bakteriofageihin.

Opinnäytetyön tutkimusosuudessa määritettiin Valio Oy Lapinlahden juustolan emmentalin valmistusprosessin bakteriofagien määriä epäsuorasti kasvuneston määrityksellä. Lisäksi tutkittiin emmental hapatteena käytettävän Streptococcus thermophilus bakteerin bakteriofagien lämpöherkkyyttä eri lämpökäsittelyillä. Lämpökäsittelyjen vaikutus todettiin plakkitestillä. Tulokset osoittivat, että bakteriofagit monistuivat pääasiassa laskualtailla herankierrätyksestä johtuen. Kehitysehdotuksena suositeltiin herakierron katkaisua kahdesti pesujen välillä yhdistettynä riittävään välipesuun, jolla saadaan poistettua rakeistojäämät laitteista ja putkistoista. Lämpöherkkyyskokeiden pohjalta tehtiin monimuuttujamalli, jolla voidaan ennustaa lämpökäsittelyjen vaikutusta bakteriofageihin. Mallin mukaan heran pastörointiin käytettävä 63 °C/15 s lämpökäsittely ei vaikuta bakteriofagitiitteriin merkittävästi ja juustomaidon pastörointi 74 °C/15 s laskee bakteriofagitiitteriä noin kolme lg- yksikköä.

Kirjallisuusosiossa tarkastellaan bakteriofagien esiintyvyyttä, vaikutuksia ja kontaminaatioreittejä teollisessa juustonvalmistusprosessissa. Lisäksi luodaan tarkempi katsaus S. thermophilus bakteereita infektoivien bakteriofagien yleisiin ominaisuuksiin. Tutkimusosuuden tuloksia peilataan teoriaosuudessa esitettyihin faktoihin. Tämä opinnäytetyö oli toimeksianto Valio Oy:n Tutkimus ja Tuotekehtiys- yksiköltä.

Bacteriophages are bacterial viruses that destroy their host bacterium while replicating. In cheese manufacture the fermenting of milk is done with lactic acid bacteria so it is important to control bacteriophages in the cheese manufacturing process. The aim of the thesis was to determine the stages of cheese manufacturing process that bacteriophages replicate in and at the same time to find ways to reduce the amount of bacteriophages in the process. Another aim was to find out how the heat treatments used for cheese milk and whey affect bacteriophages.

In this bachelor’s thesis amounts of bacteriophages in emmental manufac-turing process of Valio Ltd Lapinlahti cheese factory was determined indi-rectly by inhibiotion of growth- method. Heat sensitivity of the bacterio-phages of Streptococcus thermophilus, an emmental cheese starter, was also examined by different heat treatments. The effect of the heat treat-ments was examined by plaque test. The results of the study showed that bacteriphage replication occurred mainly in the pre-pressing vats due to whey circulation. It was recommended that whey circulation should be in-terrupted twice between cleanings combined with adequate additional cleaning which removes curd residuals from equipment and piping. A multivariate model was made based on the heat sensitivity tests, which can be used to make predictions of the effects of the heat treatments on bacte-riophages. According to the model, the whey heat treatment of 63 °C/15 s does not have significant effect on bacteriophages and the cheese milk heat treatment of 74 °C/15 s lowers bacteriophage titer by approximately three lg- units.

The literature part examines the prevalence, effects and contamination routes of bacteriophages in an industrial cheese manufacturing process. Also, general properties of bacteriophages infecting S.thermophilus bacte-ria are reviewed in detail. The results of the study are compared to the facts presented in the literature part. This bachelor’s thesis was commis-sioned by Valio Ltd Research and Product Development unit.