Fermentacija je proces, ki surove in mikrobiološko nestabilne salame spremeni v stabilne izdelke z močno razsoljeno barvo, dobro rezljivostjo, nežno aromo in, kar je najpomembnejše, v mikrobiološko stabilne končne izdelke. Fermentirane salame se lahko mikrobiološko stabilizirajo na dva načina, in sicer z znižanjem vrednosti aw med sušenjem pod 0,89 ali znižanjem vrednosti pH med zakisanjem pod 5,2, lahko pa se uporabi kombinacija obeh načinov (Feiner, 2006).
Salame z manjšo vsebnostjo maščob vsebujejo več pustega mesa. To pomeni, da vsebujejo več vode, višja pa je tudi vrednost aw. Bakterije, kot so laktobacili, imajo na voljo več vode, fermentacija se podaljša, vrednost pH se na hitro nekoliko zniža. Aktivnost večine mlečnokislinskih bakterij se ustavi pri aw okoli 0,95. Če je vrednost aw nad omenjeno vrednostjo daljši čas, bodo bakterije, ki povzročijo zakisanje, aktivne dalj časa. Znano je, da je zaradi povečanja količine pustega mesa v salamah povečana tudi količina glikogena, kar povzroči boljše zakisanje. Povečane količine pustega mesa povečajo pufersko sposobnost proteinov, zato je potrebno za zmanjšanje vrednosti pH dodati več sladkorja ali GDL. Po drugi strani pa povečana količina maščobnega tkiva zmanjša vrednost aw svežega nadeva, zato mora biti vrednost RV v komori med fermentacijo višja, posebno v prvih 24-48 urah, da se izognemo otrditvi salam (Feiner, 2006).
Fermentacija naj se začne, ko je komora polna. Med nakladanjem salam v komoro ne sme biti pretoka zraka in RV okoli 75 %, saj lahko salame otrdijo še preden se fermentacija sploh začne. Med fermentacijo naj bo za zagotovitev pravilnega poteka sušenja in zaradi preprečitev rasti plesni pretok zraka konstanten. Fermentacijo se spodbudi s povišanjem temperature, RV in povečanim pretokom zraka. Ti trije parametri definirajo tip salame. Med prvo in šesto uro fermentacije hitro in srednje hitro fermentirane salame potrebujejo RV okoli 60-70 %, temperaturo med 16 in 22 °C in hitrost pretoka zraka 0,8 m/s. Kondenz vode na površini salame, ki nastane ob prehodu hladnih salam v toplejše okolje, se odstrani med nadaljnjim kondicioniranjem. Čas kondicioniranja je odvisen od napolnjenosti komore in premera salame; polna komora salam s premerom 90 mm se kondicionira 6 h, polna komora salam s premerom 45 mm pa 1-2 h. Z drugimi besedami, kondicioniranje mora trajati toliko časa, da na površini ni več kondenzacijske vode in se mora končati preden se začne otrditev ovitka.
Zmanjšanje proste vode v salamah z majhnim premerom (20-28 mm) posledično zmanjša aktivnost encimov, to pa lahko povzroči prehitro zasušitev površine v prvi fazi fermentacije, ko se vrednost aw v površinskem sloju zniža na vrednost, prenizko za aktivnost laktobacilov (pod 0,95), pH v tem sloju pa ostane okoli 5,5 in zakisanje sploh ne poteče. Razvije se zelo slaba barva ali sploh ne, nizka vrednost aw povzroči denaturacijo večine metmioglobina in končni izdelek je slabe, sivkaste barve.
Po kondicioniranju salam se RV poviša na 90-93 %, temperatura pa na 22-26 °C. Med tem časom nadev zagotovi dovolj vode za rast starterskih kultur, ki proizvajajo mlečno kislino, obenem pa se mora izdelek sušiti. Hitrost cirkulacije zraka mora biti visoka, da se odstrani kondenzirana voda na površini. RV v fermentacijski komori temelji na vrednosti aw v salami.
Generalno mora biti RV v komori za 2-5 % nižji kot vrednost aw v salamah (Feiner, 2006).
Na začetku fermentacije v salamah prevladujejo bakterije Pseudomonas spp. Ko se začne zakisanje, se število pseudomonasov v enem do dveh dneh zmanjša in mlečnokislinske
bakterije postanejo dominantne. V začetnih fazah je glavna ovira mikrobiološkemu kvaru ravno nizko število bakterij in uporabljena slanina, zadostna količina nitrita in povišana količina soli. V notranjosti salame je tudi zelo malo dostopnega kisika. Velika količina mlečne kisline nastane po približno 36-48 urah, znižanje vrednosti pH takrat postane poglavitna dejavnik za zagotavljanje mikrobiološke stabilnosti. Po 3-5 dneh fermentacije se temperatura v komorah zniža na 18-20 °C, RV na 86-88 %, pretok zraka pa na 0,5 m/s. V tem času se vrednost aw zniža na 0,95, kar inhibira enterobakterije. Obenem pa se vrednost pH zniža na 5,5. Zmanjšanje vrednosti pH prinese nekaj pomembnih sprememb znotraj salame, oblikovati se začnejo barva, okus, aroma, rezljivost in mikrobiološka stabilnost (Feiner, 2006).
Enterobakterije inhibira pH 5,5; bakterija Staphylococcus aureus ne proizvaja več toksina pri pH 5,2. Aktivirani proteini znotraj koloidnih delcev v raztopini zaradi zakisanja (pri vrednosti pH 5,2) koagulirajo, salama s tem pridobi sposobnost za rezanje (rezljivost).
Poznejše sušenje rezljivost še poveča (Feiner, 2006).
Obdelava salam pod visokim pritiskom je ena od sodobnih, alternativnih metod za izboljšanje mikrobiološke stabilnosti in podaljšanja roka uporabnosti (Bajovic in sod., 2012). Obdelava pod visokim pritiskom ima obetavne možnosti za ustvarjanje potrošnikom prijaznih mesnih izdelkov, izdelkov visoke kakovosti z minimalnimi spremembami organoleptičnih in prehranskih lastnosti (Hugas in sod., 2002). Že deset minutna obdelava salame z visokim tlakom pri 400 MPa pri temperaturi 17 °C bo zmanjšala število enterobakterij in izboljšala varnost salame, ne da bi to vplivalo na kakovost izdelka (Marcos in sod., 2007).
4.3.1 Prekajevanje
Za dosego tipične barve in arome salam se običajno uporablja prekajevanje. Prekajevanje poteka pri temperaturah 20-25 °C. Dim prepreči rast plesni, deluje antimikrobno, kot antioksidant pa dezaktivira radikale prostih maščobnih kislin. Končna barva izdelkov variira glede na uporabljeno temperaturo prekajevanja. Prekajevanje se lahko aplicira šele potem, ko se razvije stabilna rdeča barva salam. Salame se prvih 36-48 ur po izdelavi ne prekajuje, ker bi dim lahko negativno vplival na razvoj barve. Proces prekajevanja poteka v eno- do triurnih intervalih dva do trikrat dnevno, in sicer dokler se ne razvije značilna barva (Feiner, 2006).
4.3.2 Sušenje salam
S sušenjem salam se lahko prične 36-48 ur po izdelavi in naj bo konstantno. Med sušenjem je čim prej potrebno zagotoviti določeno izgubo vode brez da se pojavi otrditev/zaskorjitev površine. Težko je določiti, kdaj se proces fermentacije zaključi in kdaj se proces sušenja
začne, ker izguba mase poteka že od začetka fermentativnega procesa. Generalno se proces sušenja začne, ko je dosežena mikrobiološka stabilnost, kar pomeni, ko je vrednost pH 5,2.
V salamah, kjer fermentacija ne poteka, proces sušenja poteka tudi v času, ko je vrednost pH okoli 5,7 do 5,3 (Feiner, 2006).
Brez dodatka soli bi bilo sušenje nemogoče. Ko je RV v sušilnici manjša kot vrednost aw
salame, razlika v parnem tlaku povzroči odstranitev/izhlapevanje vode s površine salame.
Razlika med vsebnostjo vode v jedru in na površini salame mora biti uravnotežena. Voda difundira iz jedra na površino salame, da se izenači koncentracija soli in aw. Zunanja plast ima vedno manjšo vsebnost vode kot notranja, zaradi stalnega zmanjševanja RV v sušilnici voda difundira iz jedra na površino. Salama se suši odznotraj navzven (Feiner, 2006).
Velikost koščkov mesa in slanine, premer ovoja, vsebnost maščob in hitrost zraka določajo največjo razliko med parnim tlakom v salami (aw) in atmosfero v sušilnici (RV) in posledično količino odstranjene vode iz površine v določenem času. Povišana temperatura, cirkulacija zraka in nizka RV povečajo odstranjevanje vode iz površine izdelka. Manjši kot so delci v salami, daljše je sušenje, ker se migracijska pot vode bolj pogosto preusmerja (Feiner, 2006;
slika 2).
Slika 2: Migracijska pot vode pri salamah z veliko (a) in majhno (b) velikostjo delcev mesa in slanine (Feiner, 2006)
Med sušenjem se temperatura v komori zmanjša na 12-15 °C, RV na 72-75 %, hitrost zraka pa je 0,1 m/s. Zrak v sušilnih komorah potuje od zgoraj navzdol ob steni in ko pride do tal, se od tal odbije proti notranjosti in potuje navzgor. Sveže salame naj bodo zato na vrhu, salame sušene že nekaj dni naj bodo v spodnjem delu sušilnice (slika 3). Salame pa naj bodo enake velikosti, saj če so različne velikosti pride do otrditve ali rasti plesni (Feiner, 2006).
Slika 3: Postavitev salam v sušilnici (Feiner, 2006)
Dolgotrajno zorenje in sušenje v salamah zmanjša vsebnost vode, posledično imajo take salame intenzivnejšo aromo in čvrstejšo teksturo. Vsebnost vode v končnih izdelkih je tako vedno pod 35%, v mnogih primerih celo manj kot 30 %, kar ustreza vrednosti aw 0,90 in je pogoj za stabilnost izdelka (Heinz in Hautzinger, 2007).
Vodo iz nadeva je potrebno odstraniti zelo počasi, predvsem zaradi velike gostote nadeva ter velike površine koščkov mesa in slanine v nadevu. Vendar pa lahko prepočasna odstranitev vode povzroči rast plesni. V tem primeru je potrebno vodo iz površine izdelka odstraniti veliko hitreje. V izdelku mora biti vrednost aw dlje časa visoka, kar pomeni, da bodo imeli laktobacili dovolj časa, da bodo fermentirali sladkor, rezultat pa bo nizek pH. V tem primeru se izgubljanje mase upočasni in je potrebno več časa za sušenje izdelkov (Feiner, 2006).
Eden izmed problemov izdelave salam je, da lahko zaradi dolgega sušenja oksidirajo. V študiji je bilo ugotovljeno, da premaz iz citosana in origana preprečuje oksidacijo lipidov (Šuput in sod., 2012). Hitosan je deacetilirana oblika hitina, pridobljena iz celičnih sten gliv.
Snov ima protimikroben učinek, kadar je pH vrednost nižja od njene pKa (6,2-7,0) (Hu in Gänzle, 2018; Khaneghah in sod., 2018). Protimikrobno delovanje hitosana je odvisno od več dejavnikov: molekulske mase, stopnje deacetilacije, interakcije med pozitivnimi naboji polimera in anionskimi skupinami na površini bakterijskih celic, kot je sialična kislina v fosfolipidih. Posledica je sprememba v prepustnosti membrane in omejen prehod snovi (Hugo in Hugo, 2015; Arslan in Soyer, 2018).
4.3.3 Okus salam
Aroma je eden najpomembnejših kakovostnih lastnosti v fermentiranem mesu. Aroma po fermentiranem mesu se popolnoma razlikuje od arome, ki nastane s toplotnimi procesi.
Aromo povzročajo kemijske in biokemične reakcije, ki potečejo med fermentacijo in procesi zorenja. Med fermentacijo ogljikovih hidratov poleg mlečne kisline nastane tudi več različnih aromatičnih spojin. Glavne sestavine fermentiranega mesa, beljakovine in lipidi, se po encimski hidrolizi pretvorijo v aromatične spojine. Delujejo kot substrati kemičnih in mikrobioloških reakcij, ki producirajo hlapne spojine, odgovorne za aromo fermentiranega mesa. Velik vpliv na aromo imajo tudi začimbe (Hui in sod., 2015).
Glavni produkti glikolize so organske kisline, laktat in acetat, ki prispevajo h kislemu okusu izdelka. Med fermentacijo mesa mlečnokislinske bakterije lahko proizvajajo večje količine kislin, ki poleg znižanja vrednosti pH povzročijo tudi neprijetne, kisle okuse. Med lipolizo ob prisotnosti endogenih in mikrobnih encimov poteka encimska hidroliza lipidne frakcije prisotne v mišičnem in podkožnem tkivu. Med proteolizo pa pod vplivom endogenih in mikrobnih proteaz poteka hidroliza sarkoplazemskih in miofibrilarnih proteinov. Le 40 % vse proteolitične aktivnosti raziskovalci pripisujejo mikrobnim encimom, saj se inhibirajo
pri kislih vrednostih pH. Polipeptidi produkt delovanja endopeptidaz, se v nadaljevanju razgradijo v peptide in omogočijo sprostitev aminokislin. Vse te spojine so zelo pomembne za razvoj okusa v mesnih izdelkih, povzročajo grenek, sladek in umami okus. V fermentiranem mesu lahko nadaljnja razgradnja prostih maščobnih kislin (FAA) z dekarboksilacijo in deaminacijo ali celo nadaljnje mikrobne presnovne reakcije povzročijo zvišanje vrednosti pH, predvsem če nastane amonijak. Višje vrednosti pH v salamah pomenijo manj kisel okus salam in nižjo aktivnost aminopeptidaz, kar zavira produkcijo FAA. Amonijak, ki ga proizvajajo nekatere kvasovke, kot je Debaryomyces hansenii, lahko nevtralizira kislost in izboljša okus salam. Slan okus pa povzročajo dodane anorganske soli, običajno natrijev klorid. Sol je bistvena sestavina fermentiranih mesnih izdelkov. Sodeluje pri raztapljanju miofibrilarnih beljakovin, izboljšanju teksture, zmanjšanju aw, nadzoru nad rastjo patogenih mikroorganizmov in biokemijskih ter encimskih reakcij med zorenjem, kar vpliva na končno aromo (Hui in sod., 2015).
Začimbe se uporabljajo v majhnih količinah (0,5–2,0%) ter prispevajo k aromi in barvi fermentiranega mesa. Najpogosteje uporabljene začimbe so črni poper, paprika, česen, čebula, gorčica, muškatni orešček, origano vendar je uporaba odvisna od lokalne tradicije.
Začimbe se uporabljajo posamezno ali v komercialnih mešanicah. Začimbe v fermentiranih mesninah imajo tudi antioksidativni učinek, vendar je pomemben le, če se uporabljajo v večjih količinah (4 %) kot so običajno uporabljene v proizvodnih procesih (Hui in sod., 2015).
V počasi fermentiranih salamah je znanih preko 250 različnih komponent arome. Hitro fermentirane salame so odvisno od debeline salame fermentirane v samo 5-21 dneh. Aroma teh salam je odvisna od njihove kislosti in dodatka začimb. Kislost izvira iz mlečne kisline ali GDL ali njune kombinacije, izdelku da kislo in pekočo aromo. V hitro fermentiranih salamah encimska aktivnost ne prispeva k oblikovanju arome. Aroma srednje hitro fermentiranih salama pa je odvisna od zakisanja in aktivnosti encimov (Feiner, 2006).
Žarkost je v mesninah na splošno nezaželena. Pri salamah, ki se sušijo dlje, pa je žarkost v omejenem obsegu celo zaželena. V primeru uporabe maščobe z malo nenasičenih maščobnih kislin so oksidacijski procesi upočasnjeni. Vakuumsko polnjenje nadeva v ovitke zmanjša vsebnost kisika v nadevu in upočasni razvoj žarkosti. Razvoj žarkosti prav tako zavira dodatek nitrita. Tudi katalaza, produkt mikrokokov, ki razgradi H2O2 v vodo in kisik, prepreči žarkost salam. Ravno tako tudi dim zaradi antioksidantov upočasni razvoj žarkosti (Feiner, 2006).
4.3.4 Proizvodnja salam brez fermentacijske komore
Poznanih je nekaj metod za hitro znižanje vrednosti aw v salamah, ko ni na voljo fermentacijske komore. Te tehnike se redko izvajajo, v manjšem obsegu, izdelki se polnijo
v ovitke premera največ 60 mm. Po polnjenju nadeva v ovitke se 10 do 16 ur vzdržuje nizka RV (60-70 %), visoka cirkulacija zraka in temperatura 22-26°C. Take razmere se vzdržuje dokler slame ne otrdijo. V tej točki se za nekaj ur poveča RV na 92 do 94 %. Nato se za naslednjih 8 ur RV ponovno zmanjša in poviša cirkulacija zraka. Ta metoda hitro zmanjša vrednost aw pod 0,95. Metoda se uporablja za počasi fermentirane salame, saj znižanje vrednosti pH ni pomembno. Pri drugi metodi nadev salam vsebuje 22 g soli/kg izdelka, oblikovane salame se za tri dni prenesejo v kadi in posujejo s soljo. Ker sol zaradi hidroskopskih lastnosti veže vodo, se vrednost aw salam hitro zniža. Salame se lahko potopijo tudi v slanico, ki vsebuje 10-14 % soli. V nadaljevanju se salame za 2-5 ur prenesejo v približno 60 %-ni vakuum, sledi popuščanje vakuumu in ponovno ustvarjanje vakuuma za 3-6 ur. Vakuum odpira kapilare in voda se iz centra salam odstranjuje na površino salam v fazi brez vakuuma(Feiner, 2006).
4.3.5 Hitro fermentirane salame
Hitro fermentirane salame se stabilizirajo z zakisanjem (slika 4). Nadev hitro fermentiranih salam se običajno polni v ovitke majhnega do srednjega premera. Za zakisanje se uporabljajo hitro fermentirajoče bakterije v kombinaciji z GDL.
a) b)
Slika 4: Znižanje vrednosti pH (a) in aw (b) pri hitro fermentiranih salamah (Feiner, 2006)
Vrednost pH v končnem izdelku je 4,6-4,8. Nitrit se dodaja ne le zaradi barve ampak tudi kot antimikrobni agens. Starterske kulture za tovrstne salame so predvsem bakterije iz rodov Lactobacillus in Pediococcus. Aroma hitro fermentiranih salam je odvisna od vsebnosti mlečne kisline in vrednosti pH. Fermentacija poteka pri 26-30 °C, končna vrednost aw je 0,92-0,94, izguba mase 10 %, salama pa je izdelana v 5-6 dneh (Feiner, 2006).
4.3.6 Srednje hitro fermentirane salame
Srednje hitro fermentirane salame so izdelane z mešanico glukoze in GDL ali z dodatkom glukoze in starterskih kultur ter nitritne soli. Fermentacija poteka 14-28 dni pri temperaturi 22-24 °C, sušenje pa običajno traja štiri tedne. Vrednost pH doseže 5,2 po 3-5 dneh po izdelavi, ko pa doseže 4,8-5,0 pa že predstavlja oviro za mikrobno rast (slika 5). Pri pH vrednostih pod 5,2 mora biti vrednost aw pod 0,89, da bakterije Staph. aureus ne tvorijo toksinov in je izdelek stabilen. Srednje hitro fermentirane salame se prodajajo mikrobiološko
stabilizirane le z vrednostjo pH pod 5,2 ali pa le z vrednostjo aw pod 0,89, druge pa se prodajajo pri vrednostnih pH okoli 5,0–5,1 in aw okoli 0,93. Pri vseh omenjenih vrednostih pH je inhibirana rast bakterij Staph. aureus in Salmonella spp. Značilna aroma teh salam je posledica zakisanja, dodatka soli ter delovanja proteaz in lipaz. Salame imajo močnejšo aromo kot zelo hitro fermentirane salame (Feiner, 2006).
Slika 5: Znižanje vrednosti pH pri srednje hitro fermentiranih salamah (Feiner, 2006)
4.3.7 Počasi fermentirane salame
Počasi fermentiranim salamam rečemo tudi klasične salame. V nadev se doda majhna količina sladkorja, ki služi le za podporo naravnemu zakisanju, in starterske kulture oziroma bolje rečeno zaščitne (tekmovalne) kulture, ki inhibirajo rast bakterij, ki so naravno prisotne a nezaželene. Svojo nalogo opravljajo dokler v salami ni dosežena vrednost aw 0,95, ne dodajo pa se zaradi zakisanja. Zaščitne kulture vsebujejo bakterije rodov Micrococcus in Staphylococcus. Glavni namen dodatka teh bakterij je razvoj močne barve in polne arome.
Naravno prisotni laktobacili fermentirajo dodane sladkorje, na splošno se jih doda od 2 do 4 g na kilogram nadeva salam. Če se pH zniža na 5,2-5,3 in temperatura v fermentacijski komori na 12-14 °C, fermentacija sladkorja v mlečno kislino ne poteka več, ampak se sladkor porabi za razvoj barve in arome (Feiner, 2006).
V primeru naravnega zakisanja salam končna vrednost pH znaša 5,3-5,4, kar je ovira za rast mikroorganizmov (tudi salmonel). V naslednjih dveh dneh se vrednost pH lahko celo poviša za 0,1-0,2 pH enote (slika 6). Fermentacijo v mesu vodijo naravno prisotne bakterije, predvsem laktobacili. Število laktobacilov lahko v 3-5 dneh naraste na 105-106/g nadeva, število pseudomonasov pa se močno zniža. Prve dni fermentacijo vodijo bakterije iz družine Enterobacteiacaea, nato bakterije iz rodov Enterococcus, Pediococcus, Streptococcus in na koncu še iz rodov Lactobacillus in Streptococcus, ki fermentirajo glukozo v mlečno kislino pri temperaturi nad 14 °C (Feiner, 2006). Po 4-6 dnevnem sušenju se vrednost aw zniža pod 0,95, kar predstavlja zadosten čas za naravno zakisanje. Naravno zakisanje podpira oblikovanje dušikove kisline, več nedisociirane dušikove kisline pomeni več NO, ta pa pogojuje stabilno barvo (Feiner, 2006).
a) b)
Slika 6: Znižanje vrednosti pH (a) in aw (b) pri počasi fermentiranih salamah (Feiner, 2006)
Če se salame dimi, dimljenje poteka 48 ur po izdelavi, da se prepreči rast neželenih plesni na površini. Določene počasi fermentirane salame niso dimljene in imajo površino prekrito s plesnijo. Salame s plesnijo se lahko tudi nekoliko dimijo, vendar preden se plesen pojavi na površini (Feiner, 2006).
V prvi fazi fermentacije in sušenja je potrebno preprečiti otrditev površine salam, ker le visoka aw nadeva podpira delovanje proteaz. Proteaze proizvajajo veliko alkalnih stranskih produktov, kar povzroči hitro povišanje vrednosti pH, kar pa vodi v nekontrolirano fermentacijo, ker naravno prisotni laktobacili ne morejo zakisati izdelke na vrednost pH okoli 5,3 (Feiner, 2006).
Izdelki gredo odvisno od premera salame v prodajo po 6 tednih do petih mesecih od začetka izdelave. Nekatere salame pa se sušijo tudi do 8 mesecev. Končna vrednost aw znaša 0,82 do 0,88, vrednost pH pa od 6,0 do 6,2. Slednje ne predstavlja problema zaradi mikrobiološke rasti, saj je za stabilizacijo izdelka dovolj nizka vrednost aw (Feiner, 2006).
4.3.8 Salame s površinsko plesnijo
V Mediteranskih državah, kot sta Francija in Italija, prevladujejo salame s površinsko plesnijo. Dodana je namerno, tako da se salame potopijo v raztopine ali pa se po njih razprši v raztopine s plesnijo. Največkrat se uporabi plesni rodu Penicillium. V nekaterih primerih pa tudi kvasovke, kot sta vrsti Debaromyces hansenii in Candida famata. Plesen se nanaša na površino predvsem srednje hitro in počasi fermentiranih salam. Barva nanosa na površini mora biti bela ali sivo bela, ne pa zelena, rumena, modra ali črna. Plesen mora biti razraščena čez celoten izdelek enakomerno. Prisotnost plesni na površini prepreči otrditev salam, pozitivno vpliva tudi na okus izdelka zaradi proteaz in lipaz (Feiner, 2006).