Fettsirtenkulturen (FSK) Die Praxis in der alpenländischen Hartkäseherstellung

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1 Eidgenössisches Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF Agroscope Fettsirtenkulturen (FSK) Die Praxis in der alpenländischen Hartkäseherstellung Christoph Kohn 27. Oktober FACEnetwork Congress Graz/Austria

2 casalp.ch Fettsirtenkultur: was ist das? Fettsirtenkultur FSK = Kreislaufkultur auf Molke- Basis; im Idealfall ohne gezielte Beimpfung mit definierten Mikroorganismen (vgl. Sauerteig!) Fettsirte = Molke (nicht entrahmt) Synonyme FSK Natural whey starter «backslopping» Sieroinnesto Levain de petit lait, pied de cuve, levain repiqué Achtung: es ist nicht immer exakt das Gleiche gemeint! Es gibt diverse Varianten und Mischformen 2

3 FSK: traditionell & bewährt Käseherstellung 6000 v. Chr.? «Kulturen» Spontan-Fermentation Zwischenformen? backslopping FSK FSK heute: z.b. 3

4 Herstellung einer FSK Molke aus Kessi entnehmen Thermisation der Molke Abkühlung der Molke auf Bebrütungstemperatur evtl. überimpfen der FSK vom Vortag / weiterer Kulturen Bebrütung Qualitätskontrolle evtl. Zwischenlagerung (gekühlt) Einsatz casalp.ch 4

5 Herstellung einer FSK (1) am Beispiel Berner Alpkäse AOP (Hartkäse, Brenntemperatur C) Molke aus Kessi entnehmen Vor dem Auszug/Abfüllen nach Erreichen der Brenntemperatur Sauberes (gebrühtes) Gefäss 5

6 Herstellung einer FSK (2) am Beispiel Berner Alpkäse AOP Thermisation der Molke Im heissen Wasserbad (70-95 C) Ständig rühren und Temperatur GENAU überwachen Temperatur Molke C Sauberes Arbeiten, sauberes (gebrühtes) Material Ziele: Selektion erwünschter Keime Steuerung Verhältnis Lb : Sc Elimination unerwünschter Keime (Hefen, Enterobakterien. ) 6

7 Herstellung einer FSK (3) am Beispiel Berner Alpkäse AOP Abkühlen nach Thermisation Sofort nach Erreichen der Thermisationstemperatur Im kalten Wasserbad Kühlen auf Bebrütungstemperatur bzw. leicht darüber Temperatur GENAU einstellen (38-45 C) Sauberes Arbeiten; Achtung vor Tropf- und Spritzwasser 7

8 Herstellung einer FSK (4) am Beispiel Berner Alpkäse AOP Bebrütung Temperatur C Thermoskanne, Brutschrank, Wasserbad ca. 20 h (früher 2-tägige FSK!) Temperatur je nach Resultat anpassen (Temperaturabfall einkalkulieren Einfüllen bei 45 kann nötig sein!) Evtl. «Überimpfen» (FSK, Kultur) Über die Temperatur wird das Verhältnis von Lb : Sc und der Säuregrad ( SH) gesteuert! 8

9 Herstellung einer FSK (5) am Beispiel Berner Alpkäse AOP Kontrolle und Einsatz Fettschicht abschütten, aufrühren Aussehen: gelb-grün, «unauffällig» Geruch: rein, säuerlich Geschmack: rein, säuerlich Säuregrad: Optimal SH Mikroskop: Verhältnis Kokken : Stäbchen 1:1 3:1 evtl. mikrobiologische Analysen (periodisch) Käse: Säuerung OK? Schüttmenge meist % Reserve gekühlt aufbewahren 9

10 Einflussfaktoren auf die FSK die «Stellschrauben» Einfluss auf SH Verhältnis Lb : Sc Thermisationstemperatur (60-63 C) Lb Bebrütungstemperatur ( 38-40) Lb Bebrütungsdauer (20 h 10 h) Lb FSK anfangs überimpfen (mit FSK vom Vortag/Startkultur)! FSK mit Säuregrad < 20 SH sind kritisch ( Käse beobachten) 10

11 beatenbergbilder.ch beatenbergbilder.ch Mikroorganismen in FSK swissmilk.ch Mensch Material Umwelt Terroir Tier + Umgebung Rohmilch Mutationen Evtl. Starter; FSK Nachbarkäserei 11 simplyscience.ch

12 «Starten» einer FSK wie starten am 1. Tag / Neustart bei Problemen? Spezielle Start-Kulturen für FSK FSK einer anderen Käserei Kommerzielle Kulturen («Bergkäse-Typ»)?? Probieren «natural milk starter»: frische Rohmilch (>10 Kühe) wie FSK thermisieren und bebrüten, evtl. mehrere Überimpfungen jeweils mit Thermisation. Nur bei sauberem Gärbild, reinem Aroma und ausreichendem SH verwenden braucht Erfahrung und auch Glück! Die ersten Tage wird die FSK vor der Bebrütung meist «überimpft» bzw. «verstärkt» mit der Startkultur bzw. mit FSK vom Vortag am Anfang kann es holpern ( SH < 25)! Nicht entmutigen lassen. 12

13 Rein thermophil! Zusammensetzung von FSK FSK sind «bakteriologisch nicht genau definiert», aber enthalten typischerweise die folgenden drei Spezies: Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis/bulgaricus (Grana) Lactobacillus helveticus Lb. helveticus zeigt in der Regel die höchste Populationsdichte (Peptide in Molke, Säuretoleranz) Grosse mikrobielle Diversität, Terroir-spezifisch (im Vergleich zu kommerziellen Starter-Kulturen!) Sporadisch sind in FSK unterschwellig auch Lb. fermentum, Lb. rhamnosus, Lb. paracasei, Enterococcus ssp. nachweisbar Nährmedium: Molke Milch (Nährstoffe, Pufferung)! 13

14 Studie zur Zusammensetzung von FSK in Abhängigkeit des Nährmediums A B Nährmedium A = Molke ohne Hefe-Extrakt B = Molke + 1.0% Hefe-Extrakt Zusammensetzung FSK 1 = Streptococcus thermophilus 2 = Lactobacillus delbrueckii 3 = Lactobacillus helveticus Santarelli et al., J. Dairy Sci., 91: Fazit der Studie: Durch einen Zusatz von Hefe- Extrakt wird die Zusammensetzung einer FSK stark verändert. Auch das Wachstum auf Milch verändert die Zusammensetzung 14

15 Bebrütung von L. helveticus in Molke A C B 1 = Streptococcus thermophilus 2 = Lactobacillus delbrueckii 3 = Lactobacillus helveticus Milieu A = Molke ohne Hefe-Extrakt B = Molke + 0.5% Hefe-Extrakt C = Molke + 1.0% Hefe-Extrakt Santarelli et al., J. Dairy Sci., 91:

16 qpcr Signale log copies / ml Studie zur Zusammensetzung von FSK (38 C) aus 40 Gruyère-Käsereien Lb. helveticus [copies / ml] Lb. delbrueckii [copies / ml] Lb. fermentum [copies / ml] Sc. thermophilus [copies / ml] L. helveticus zeigt meist die höchste Konzentration Die Zusammensetzung der FSK ist meist «relativ ähnlich» 16

17 Mikrobiologische Qualität von FSK (Analyse von 2 FSK von Berner Alpkäse AOP, 2013 & 2016) Kriterium Aerobe mesophile Fremdkeime Hefen/Schimmel Salztolerante Keime (6.5% NaCl) Enterobacteriaceae Koag.-pos. Staphylokokken Enterokokken Aerobe Sporenbildner Anaerobe Sporenbildner Fakultativ heterofermentative Lb. Obligat heterofermentative Lb. KbE/mL n.n. 1100/n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. «saubere» FSK sind möglich! 17

18 Für welche Käse eignen sich FSK? Hartkäse (T>50 C) ++ Halbhartkäse / Schnittkäse +- Weich- und Frischkäse* - * erfordert eine andere Technologie, hier nicht behandelt Halbhartkäse: wegen Thermisation fehlen mesophile Milchsäurebakterien in FSK (notwendig für vollständigen Zuckerabbau bei tiefen Temperaturprofilen); Risiko fehlerhafter Proteolyse durch Kombination aus höherem Wassergehalt und vielfältiger Flora steigt Mischformen FSK + Starter können zusätzliche Sicherheit geben 18

19 FSK: für welche Produktionssysteme? Tägliche Fabrikation Erfahrenes Personal Konstantes Produktportfolio Nicht tägliche Fabrikation Unerfahrenes Personal Wechselndes Produktportfolio Eine stabile, sorten- und betriebsspezifische FSK entsteht mit der ZEIT über Wochen/Monate! 19

20 FSK und nicht-tägliche Produktion suboptimal denn FSK leben von Kontinuität! stärkere Qualitätsschwankungen wahrscheinlich Massnahmen bei nicht-täglicher Produktion: Kühllagerung: FSK immer gekühlt und max. 1-3 Tage aufbewahren; Neutralisation mit 50% UHT-Magermilch kann helfen, die Aktivität besser zu erhalten; Schüttmenge gelagerter FSK erhöhen (x 2 und mehr) Tiefkühl-Lagerung von FSK: nicht empfehlenswert Alternative: FSK (Portionen <50 ml) mit 50% UHT- Magermilch (Gefrierschutz, Neutralisation) einfrieren; Haltbarkeit: mehrere Monate; Reaktivierung: aufgetaute FSK in Milch oder Fettsirte bebrüten probieren geht über studieren 20

21 Herstellung von FSK: Pfeiler des Erfolgs Hygiene Exaktheit Erfahrung Kontinuität Genaue Dokumentation! Was habe ich gemacht? ± 1 C ist viel! Wie wirken sich Massnahmen aus? Käsequalität? 21

22 Vorteile FSK Selektion von Stämmen, die spezifisch an Prozess angepasst sind (tägliche Selektion) tendenziell intensiveres, individuelleres Aroma hohe Biodiversität, klarer Bezug zum Terroir natürlich & handwerklich «Premium-Produkte» Differenzierung ( Mainstream, Industrie) «long history of safe use» meist phagenstabil (Biodiversität, Mutationen) preisgünstig & unabhängig 22

23 Nachteile FSK Das Arbeiten mit FSK erfordert Erfahrung und zusätzliches Knowhow Zusätzlicher Aufwand für die Kulturenherstellung Fremdinfektionen & negative Veränderungen evtl. nicht sofort erkennbar Zusammensetzung von FSK kann variieren schwankende Käsequalität (?) Nicht für alle Käsesorten und Produktionssysteme geeignet 23

24 FSK in ihrem Element 24

25 Literatur Bottari et al. 2010: Natural whey starter for Parmigiano Reggiano: culture-independent approach; Journal of Applied Microbiology 108 (2010) Fornasari et al. 2006: Cultivability of Streptococcus thermophilus in Grana Padano Cheese whey starters. FEMS Microbiol Lett 257 (2006) Gatti et al. 2003: Biodiversity in Lactobacillus helveticus strains present in natural whey starter used for Parmigiano Reggiano cheese. Journal of Applied Microbiology 2003, 95, Gatti et al. 2014: Invited review: Microbial evolution in raw-milk, long-ripened cheeses produced using undefined natural whey starters. Journal of Dairy Science Vol. 97 No. 2, 2014, 1-19 Giraffa G., Neviani E. 1999: Different Lactobacillus helveticus strain populations dominate during Grana Padano cheesemaking. Food Microbiology, 1999, 16, INFORAMA Berner Oberland 2016: Leitlinie für die gute Verfahrenspraxis bei der Milchgewinnung und verarbeitung in Sömmerungsbetrieben im Berner Oberland; INFORAMA Berner Oberland, CH-3702 Hondrich Lazzi et al. 2004: Evaluation of bacterial communities belonging to natural whey starters for Grana Padano cheese by length heterogeneity-pcr. Journal of Applied Microbiology 2004, 96, Pottier K, 2016: Mieux gérer le repiquage de levains. Profession Fromager 070, 01/2016; Rossetti et al. 2008: Grana Padano cheese whey starters: Microbial composition and strain distribution. International Journal of Food Microbiology 127 (2008) Santarelli et al. 2008: Whey Starter for Grana Padano Cheese: Effect of Technological Parameters on Viability and Composition of the Microbial Community. J Dairy Sci Mar; 91(3);

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Christoph Kohn Agroscope gutes Essen, gesunde Umwelt 26