חלק מעמוד התווך מיקרואורגניזמי קלקול של מרכז הלמידה של TAAG, לצד מיקרוביולוגיה של משקאות.
תוכן העניינים
מהו Zygosaccharomyces ומדוע הוא מדאיג את התעשייה?
Zygosaccharomyces הוא סוג של שמרים תוססים שקנה לעצמו מוניטין לא נוח: הוא משגשג בדיוק במוצרים שמנוסחים כך ששום דבר לא יגדל בהם. סירופים, תרכיזי פירות, מחיות, משקאות מוחמצים, רטבים ויין חולקים שלושה מחסומים קלאסיים — סוכר גבוה, pH נמוך וחומרים משמרים חומציים — וסוג זה מסוגל להתגבר על שלושתם. בקבוצת מיקרואורגניזמי הקלקול, זהו כנראה המקרה המובהק ביותר של שמר שלא ניתן לשלוט בו באמצעות הניסוח בלבד.
הוא אינו פתוגן: הוא אינו גורם למחלה הנישאת במזון. השפעתו כלכלית ונוגעת לבטיחות פיזית, משום שהוא מתסיס את המוצר שכבר נארז, מייצר גז ועלול לגרום לבקבוקים ולאריזות להתנפח או להתפוצץ.
המינים החשובים: Z. bailii, Z. parabailii ו-Z. rouxii
Z. bailii ו-Z. parabailii
Z. bailii הוא המין הבעייתי ביותר במזונות מוחמצים. בשנת 2013 תואר Z. parabailii, הכלאה בין מינים שמחצית הגנום שלה זהה כמעט לחלוטין לזו של Z. bailii; זנים אחדים שזוהו היסטורית כ-Z. bailii סווגו מחדש כ-Z. parabailii. שניהם שייכים לקלייד Z. bailii sensu lato, שהספרות מתארת כעמיד במיוחד לעקה אוסמוטית ול-pH נמוך, וכגורם הקלקול השכיח ביותר של מזונות ארוזים. בפועל, עבור מעבדת איכות שניהם מייצגים אותה בעיה, ומומלץ לחפש אותם יחד.
Z. rouxii
Z. rouxii מתמחה בסביבות עם מעט מאוד מים זמינים. תוארה גדילתו במצעים עם 70% (משקל/נפח) סוכרוז או 15% (משקל/נפח) נתרן כלורי, והוא מקושר לקלקול של מיצים מרוכזים, ריבות, סירופים, מוצרי קני סוכר, תירוש יין ודבש. בעוד ש-Z. bailii בולט בעמידותו לחומצות, Z. rouxii בולט בעמידותו האוסמוטית.
מדוע הוא עמיד לסוכר, לחומצה ולחומרים משמרים
עמידות אוסמוטית והעדפה לפרוקטוז
שמרים אלה עמידים לריכוזי סוכר המעכבים את רוב המתחרים, ו-Z. bailii גדל בעדיפות על פרוקטוז, סוכר הנפוץ במיצים ובתרכיזי פירות. בנוסף, Z. bailii עמיד לאתנול, מה שמאפשר לו לשרוד ביין, בסיידר ובמשקאות מותססים.
עמידות לסורבט, לבנזואט ולחומצה אצטית
סורבט ובנזואט פועלים כחומצות חלשות: הצורה הלא מפורקת שלהם חודרת לתא ומחמיצה אותו מבפנים. מחקר על 38 זנים של Z. bailii שפורסם ב-International Journal of Food Microbiology מצא שב-pH 4.0 שמר זה זקוק בממוצע לפי שלושה בערך יותר חומצה חלשה מ-Saccharomyces cerevisiae כדי להיעכב: ריכוזי עיכוב מינימליים ממוצעים של 7.1 mM חומצה סורבית, 8.75 mM חומצה בנזואית וכ-465 mM חומצה אצטית. סקירה ב-Frontiers in Microbiology מסכמת את ההשלכה המעשית: הוא יכול לגדול במוצרים עם ריכוזי חומר משמר הגבוהים מהמותר בחוק.
תת-אוכלוסייה עמידה
הנתון החשוב ביותר עבור צוותי האיכות הוא אחר. העמידות הקיצונית אינה מתחלקת באופן שווה: באוכלוסייה רגילה של Z. bailii, רק כתא אחד מכל 8000 שרד 7 mM חומצה סורבית. תאים אלה שמרו על pH פנימי נמוך יותר, מה שהפחית את חדירת החומצה, והפגינו עמידות צולבת כמעט מלאה לחומרים משמרים חומציים אחרים. אין זו מוטציה תורשתית, אלא הטרוגניות פיזיולוגית: די בכך שמעט תאים עמידים יגיעו לאריזה כדי שעם הזמן המוצר יתקלקל.
אילו מוצרים הוא מקלקל וכיצד זה מתבטא
הספרות המדעית מתעדת קלקול על ידי Z. bailii במשקאות קלים, במשקאות מרוכזים להמסה, ברוטב עגבניות, בסירופים, בחמוצים, ביין, בסיידר, בפירות מיובשים, במיונז וברטבי סלט, ולאחרונה גם בחרדל ובמשקאות מוגזים בטעם פירות. זהו סיכון רוחבי בתעשיית המשקאות, שבה הקלקול מכביד בדרך כלל יותר מהפתוגנים.
- ניפוח אריזות: תסיסת הסוכר מייצרת CO2 בתוך האריזה הסגורה; במקרים קיצוניים תוארו פיצוצי בקבוקים ופציעות גופניות.
- תסיסה חוזרת: הופעת אתנול, עכירות, משקע וריחות או טעמים זרים במוצר שהיה אמור להיות יציב.
- קלקול מאוחר: הבעיה מופיעה במחסן, בהפצה או על המדף, כשהאצווה כבר יצאה מהמפעל.
מדוע ספירת שמרים נמוכה אינה מספיקה
תוכניות שחרור רבות נשענות על ספירת שמרים ועובשים המבוטאת ביחידות יוצרות מושבות. זהו מדד שימושי, אך עם Zygosaccharomyces יש לו מגבלות ברורות:
- הוא אינו מגלה איזה שמר מדובר. לספירה נמוכה של שמר הרגיש לחומרים משמרים אין אותה משמעות כמו לתאים בודדים של Z. bailii, המסוגלים לגדול היכן שאחרים אינם יכולים.
- החלק המסוכן הוא מיעוט. אם העמידות הקיצונית מצויה בתת-אוכלוסייה של פחות מתא אחד לאלף, האיום עשוי להיות הרבה מתחת למה שספירה כללית מראה.
- המוצר אינו מתייצב בתוספת חומר משמר. התאים העמידים סובלים כמה חומצות חלשות בו-זמנית, כך שמעבר מסורבט לבנזואט או העלאת המינון עד הגבול החוקי אינם מבטיחים יציבות.
לכן, במוצרים בסיכון, השאלה המועילה אינה רק כמה שמרים יש, אלא אם קיים Zygosaccharomyces, באיזה חומר גלם ובאיזו נקודה בקו.
בקרה במפעל: היכן מנצחים בקרב
חומרי גלם וניסוח
תרכיזים, מחיות וסירופים הם נתיבי כניסה נפוצים, ולכן מומלץ לכלול אותם באימות הספקים. בניסוח, מודל קלקול של משקאות במילוי קר שפורסם ב-Applied and Environmental Microbiology זיהה את ה-pH ואת ריכוזי נתרן בנזואט ואשלגן סורבט כגורמים ששלטו באופן מובהק בהסתברות לגדילת שמרים, כולל Z. bailii. שילוב מחסומים עובד טוב יותר מהסתמכות על מחסום אחד.
היגיינה ומשטחים
שמרים אלה יכולים להיצמד לנירוסטה, לזכוכית או לפלסטיק וליצור ביופילמים. במחקר על Z. rouxii, הנירוסטה חוטאה בהצלחה בכל התרכובות שנבדקו, בעוד שהעץ, בשל נקבוביותו, התברר כמעט בלתי אפשרי לחיטוי. כדי לוודא שהניקוי עובד נדרשת דגימת משטחים מתוכננת היטב במסגרת תוכנית הניטור הסביבתי, עם דגש על מכונות מילוי, שסתומים, אטמים, מכלי סירופ וקווי מינון.
חקירת שורש הבעיה
מול אצווה מנופחת, זיהוי המין מכוון את הפעולה: Z. bailii מצביע על בעיית עמידות לחומרים משמרים ועל היגיינה באזורי מוצר מוחמץ, בעוד ש-Z. rouxii מצביע על סירופים, תרכיזים או אחסון של חומרי גלם עתירי סוכר.
כיצד מזהים אותו בשיטות מולקולריות
PCR בזמן אמת מזהה את החומר הגנטי של השמר בלי להמתין להיווצרות מושבות ובלי להסתמך על הבדלים מורפולוגיים. בדיקה שפורסמה ב-International Journal of Food Microbiology זיהתה Z. bailii במיצים וביין עם מתאם טוב לספירה בצלחת, אפילו בנוכחות עודף גדול של S. cerevisiae. כאשר מחפשים כמה אורגניזמים בו-זמנית, פורמט מרובה (multiplex) מאפשר להפריד את קבוצת Zygosaccharomyces משמרים תוססים אחרים באותה תגובה.
בהתאם לכך, Specio 1.7 מזהה Z. bailii ו-Z. parabailii במשקאות, במחיות ובמשטחים חיים ודוממים באמצעות PCR בזמן אמת עם עקומת התכה, ו-Ampliora 3.15 מזהה את קבוצת Zygosaccharomyces, את Saccharomyces spp. ואת Saccharomyces cerevisiae ביין ובמשטחים באמצעות PCR בזמן אמת.
סיכום
Zygosaccharomyces היא בעיית קלקול שאינה נפתרת במחסום אחד: Z. bailii ו-Z. parabailii מתגברים על pH נמוך ועל חומרים משמרים חומציים, ו-Z. rouxii סובל ריכוזי סוכר שעוצרים כמעט כל מיקרואורגניזם אחר. מאחר שהעמידות מרוכזת בשבר קטן של התאים, ספירת שמרים כללית עלולה להמעיט בהערכת הסיכון. בקרה על חומרי הגלם, אימות היגיינת המשטחים וזיהוי המין כאשר מופיעה אצווה מנופחת מאפשרים לפעול על הגורם ולא רק על התסמין.
על TAAG
גלו כיצד Specio 1.7 של TAAG מזהה Z. bailii ו-Z. parabailii במשקאות, במחיות ובמשטחים חיים ודוממים, וכיצד Ampliora 3.15 מזהה את קבוצת Zygosaccharomyces, את Saccharomyces spp. ואת S. cerevisiae ביין ובמשטחים באמצעות PCR בזמן אמת.
שאלות נפוצות
האם Zygosaccharomyces מסוכן לבריאות?
הוא אינו נחשב לפתוגן הנישא במזון. השפעתו היא הקלקול: הוא מתסיס את המוצר הארוז, מייצר גז, אלכוהול וטעמים זרים, ועלול לנפח אריזות או לגרום להן להתפוצץ.
האם העלאת המינון של סורבט או בנזואט פותרת את הבעיה?
לא בהכרח. Z. bailii סובל ריכוזי חומצות חלשות הגבוהים פי שלושה בערך מאלה של Saccharomyces cerevisiae, יכול לגדול מעל הגבולות החוקיים, והתאים העמידים ביותר שלו מפגינים עמידות צולבת בין חומרים משמרים חומציים.
מה ההבדל בין Z. bailii ל-Z. rouxii?
Z. bailii בולט בעמידותו לחומרים משמרים חומציים ולאתנול, ומקלקל משקאות, רטבים, רטבי סלט ויין. Z. rouxii בולט בעמידותו האוסמוטית ומקושר לסירופים, לתרכיזים, לריבות ולדבש.