Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie

C.V.I.
2. HULPSTOFFEN
blad 1 van 10
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
2.10 MELKZUUR EN LACTATEN IN DE VLEESINDUSTRIE
Auteur: P.P. Lamers
1998
Bij de conversie naar een elektronisch beschikbaar document zijn er kleine tekstuele
wijzigingen aangebracht. (RedCom).
Mei 2005

C.V.I.
INHOUDSOPGAVE
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
1 INLEIDING....................................................................................................................3
2 TOEPASSING ALGEMEEN.........................................................................................3
3 DECONTAMINATIE VAN VERS VLEES MET MELKZUUR .................................4
3.1 Waarom decontamineren? ..........................................................................................4
3.2 Praktijk ........................................................................................................................4
3.3 Wetgeving ...................................................................................................................4
4 NATRIUM EN KALIUMLACTAAT IN VLEESPRODUCTEN.................................5
4.1 Natriumlactaat en de hordentheorie............................................................................5
4.2 Toepassing natrium en kaliumlactaat .........................................................................5
4.3 Productveiligheid ........................................................................................................6
4.4 Smaak..........................................................................................................................7
4.5 Overige eigenschappen van natriumlactaat ................................................................7
4.6 Kaliumlactaat ..............................................................................................................7
5 SAMENVATTEND .......................................................................................................7
6 LITERATUUR ...............................................................................................................8
blad 2 van 10

C.V.I.
1 INLEIDING
blad 3 van 10
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Melkzuur behoort net als azijnzuur, propionzuur, boterzuur en citroenzuur tot de groep van
voedingszuren. Al sinds de oudheid wordt melkzuur gebruikt om de houdbaarheid van
levensmiddelen te verlengen. Producten als kaas, yoghurt, zuurkool, augurken en droge
worst zijn traditionele voorbeelden van producten waarin melkzuur, gevormd door natuurlijke
fermentatie, de houdbaarheid verlengt. Melkzuur dankt zijn naam aan de ontdekking
in zure melk in 1780 door de Zweedse chemicus Scheele. Later werd melkzuur ook aangetoond
in spierweefsel en in vleesextract. Van melkzuur bestaan twee stereochemische
vormen (figuur l): rechtsdraaiend L(+) en linksdraaiend D(-). Evenals in het menselijk
lichaam komt ook in vlees van nature alleen het rechtsdraaiend melkzuur -de L(+) vorm-
voor. Van melkzuur kunnen verschillende zouten geproduceerd worden welke met de
naam lactaten worden aangeduid. Het natriumzout van lactaat -natriumlactaat- wordt vaak
toegepast voor verbetering van de houdbaarheid en ook wel als smaakverbetering van
voedingsmiddelen.
Figuur 1 Stereochemische vormen van melkzuur
2 TOEPASSING ALGEMEEN
Het spectrum van toepassingen van melkzuur en lactaten is zeer divers. Naast toepassingen
in voedingsmiddelen wordt melkzuur toegepast in de technische, cosmetische en farmaceutische
industrie.
Melkzuur en melkzuurzouten worden als ingrediënt toegepast om de houdbaarheid van
levensmiddelen te verlengen, de microbiologische veiligheid te borgen en om de smaak en
consistentie te verbeteren. Vanwege zijn goede anti-microbiële werking en de mildzure
smaak wordt melkzuur toegepast in onder meer salades, marinades en sauzen. Ook in
zoetwaren en dranken wordt melkzuur om deze reden ingezet. Verder is melkzuur een
hulpmiddel voor het reguleren respectievelijk instellen van de pH in voedingsmiddelen
tijdens het productieproces. Voorbeelden zijn: de pH-regulering in fermentatieprocessen
zoals tijdens de productie van bier en van zuurdesem-brood en de instelling van de pH
tijdens de gelering van jams en marmelades. Een derde belangrijke toepassing is 'flavouring'.
Natriumlactaat wordt gebruikt in bijvoorbeeld droge soepen ter versterking van de
vleessmaak. Als vierde kan de voedingskundige betekenis van mineraalzouten van melkzuur
zoals calcium-, ijzer- en magnesium-lactaat worden genoemd voor mineraalverrijking
van levensmiddelen. In vlees en in andere producten komt het rechtsdraaiende melkzuur
van nature voor. Na slachting wordt melkzuur gevormd door anaërobe glycolyse van de
glycogeenvoorraad in de spieren. In spierweefsel kan tot 1 % melkzuur van nature aanwezig
zijn (tabel l). In de VS wordt melkzuur gebruikt voor decontaminatie van karkassen.
Een oplossing van melkzuur wordt gesproeid op karkassen voor afdoding van bacteriën
(zie § 3 van dit hoofdstuk). Verder wordt melkzuur gebruikt in marinades, sauzen en in een
product als filet américain, vanwege de milde smaak en de goede anti-microbiële werking.

C.V.I.
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Tabel 1 Voorkomende gehalten aan melkzuur in voedingsmiddelen (bronnen:
Smulders et al, 1986 plus ervaringsgetallen TNO Voeding)
product melkzuurgehalte
varkensvlees 0,4 - 0,9%
rundvlees 0,4 - 0,9%
kippenvlees 0,4 1,0%
gefermenteerde worst 1,2 - 1,7%
kaas (Gouda) 1,3%
yoghurt 1,0%
Het natriumzout, natriumlactaat wordt wereldwijd toegepast in een breed scala van vleesproducten.
In microbiologisch opzicht bieden lactaten de mogelijkheid om de houdbaarheidstermijn
van producten te verlengen.
Lactaat remt de groei van pathogenen als Clostridium botu/inum, Staphy/ococcus aureus,
Listeria monocytogenes en van de bederffiora. Een houdbaarheidsverlenging van 30% tot
100% is haalbaar.
3 DECONTAMINATIE VAN VERS VLEES MET MELKZUUR
3.1 Waarom decontamineren?
Een hoge besmettingsgraad van vers vlees met ziekteverwekkende bacteriën is frequent
aanleiding voor alarmerende berichtgeving in de media. Tot nu toe worden strenge hygiëne-maatregelen
en GMP voorgesteld als de weg die zal leiden tot bijvoorbeeld Salmonellavrij
vlees. Het is echter gebleken dat goede hygiëne en strikte temperatuursbeheersing
alleen niet voldoende zijn om een veilig eindproduct te produceren. Een derde verdedigingslinie
is nodig in de strijd tegen besmetting van karkassen met pathogenen. Decontaminatie
kan hieraan een bijdrage leveren.
3.2 Praktijk
Decontaminatie kan op verschillende manieren worden uitgevoerd. Een geschikte decontaminatie-methode
zorgt voor een significante bacteriereductie, heeft geen negatieve
invloed op de sensorische eigenschappen van het vlees en laat geen toxisch residu achter.
Sinds begin jaren 80 zijn verschillende onderzoeken gedaan naar decontaminatie van
karkassen met melkzuur. Figuur 2 geeft aan hoe verschillende decontaminatie stappen
werken op E. coli 0157: H7 en Salmonella (Hardin et al, 1994). Een behandeling met
melkzuur geeft een duidelijke extra reductie. Naast een directe afdoding zorgt melkzuur
ook voor een aanzienlijke groeivertraging. Studies hebben aangetoond dat de beste resultaten
verkregen worden door het vernevelen van melkzuur bij lage druk op een warm karkas
(Smulders et al, 1986; van Netten et al, 1995).
3.3 Wetgeving
In de VS wordt decontaminatie ingezet als onderdeel van het HACCP-systeem. Aanwezigheid
van pathogenen -met name Shigel/a like toxine producing E. coli (STEC) op
runderkarkassen- wordt gezien als een reëel gevaar dat beheerst kan worden door decontaminatie.
De wetgever stelt echter wel voorwaarden aan de plaats van ontsmetting, de
apparatuur, de procedure en het HACCP-systeem. In de meeste EU-landen wordt het
gebruik van melkzuur op vers vlees niet getolereerd.
blad 4 van 10

lad 5 van 10
C.V.I.
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Figuur 2 Illustratie van het effect van melkzuur-decontamineren van runderkarkassen. De
karkassen zijn extra besmet E. co/i en Salmonella [melkzuurconcentratie 2%;
azijnzuurconcentratie 2%] (Hardin et al, 1994)
De vrees bestaat dat een bacterie-dodende handeling zal leiden tot een veronachtzaming
van hygiënische maatregelen. Een vergelijking kan echter gemaakt worden met de zuivelindustrie,
waar al sinds lange tijd een bacterie-reducerende behandeling wordt toegepast in
de vorm van pasteurisatie.
Uit ervaring is gebleken dat een dergelijke behandeling niet wordt toegepast als een
vervanging voor, maar juist als een essentieel onderdeel van een hygiëne programma. Er is
geen aanwijsbare reden het gebruik van melkzuur-decontaminatie bij vers vlees niet toe te
laten. De consument heeft alleen maar baat bij verbetering van de microbiologische
veiligheid van vers vlees. Behandeling van karkassen met een melkzuuroplossing biedt
hierbij goede perspectieven.
4 NATRIUM EN KALIUMLACTAAT IN VLEESPRODUCTEN
4.1 Natriumlactaat en de hordentheorie
Natriumlactaat vertraagt de groei van bacteriën (Shelef, 1994). Natriumlactaat mag toegepast
worden in vleesproducten in onbeperkte hoeveelheden. Naast een verlaging van de
aW-waarde heeft het lactaat-ion een specifieke anti-microbiële werking. Figuur 3 (Houtsma
et al, 1993), geeft de MIC-waarden weer. De MIC-waarde (Minimum lnhibitory Concentration)
geeft weer de concentratie die minimaal nodig is om een bepaalde bacteriesoort te
doen stoppen met groeien. De figuur laat zien dat de MICwaarden voor natriumlactaat
voor de vermelde bacteriesoorten vele malen lager zijn dan voor natriumchloride. Dit wil
zeggen dat natriumlactaat een specifieke anti-microbiele werking heeft.
Het effect van natriumlactaat op de microbiologische stabiliteit is afhankelijk van het soort
product en de dosering. Enkele richtlijnen zijn aangegeven in tabel 2. Hierbij is een grenswaarde
aangehouden van 10 7 bacteriën per g.
4.2 Toepassing natrium en kaliumlactaat
De eerste toepassingen van natriumlactaat in vlees stammen uit de jaren '70. In een TNOstudie
werd aangetoond dat de productie van Coburger ham kon worden versneld door
toevoeging van natriumlactaat aan de pekel.

C.V.I.
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Tabel 2 Houdbaarheidsverlenging van verschillende vleesproducten
bij gebruik van natriumlactaat
.omschrijving vleesproduct houdbaarheidsverlenging
niet verhit, vers 30-60%
gekookt, met nitriet 30-50%
gekookt, zonder nitriet 50-110%
Figuur 3 MIC-waarde voor natriumlactaat en NaCI voor verschillende
bacterie-stammen (Houtsma et al, 1993)
In de jaren '80 vonden de eerste toepassingen van natriumlactaat als bacterieremmer plaats.
In de VS wilde een grote gevogelte producent een kalkoenproduct van de markt halen
wegens een te korte houdbaarheid. Natriumlactaat kon dit probleem verhelpen en de basis
voor het succes van natriumlactaat in de VS was gelegd. Natriumlactaat is verkrijgbaar als
een 60%-ige oplossing. Doorgaans wordt 2 à 3% van deze oplossing toegepast in vleesproducten.
4.3 Productveiligheid
Wordt voor de houdbaarheid van een product doorgaans het aëroob kiemgetal of het aantal
melkzuurbacteriën bepaald, belangrijker nog is de aan- of afwezigheid van pathogenen.
Met de introductie van HACCP en GMP worden productiebedrijven zich bewust van het
gevaar van de aanwezigheid van pathogenen in het vlees. Met strikte grondstofspecificaties,
ingangscontroles en een goede hygiëne kan het risico geminimaliseerd
worden. Totale afwezigheid van pathogenen is echter (nog) een illusie.
Clostridium botulinum
Clostridium botulinum typen zijn sporevormers die toxines vormen. De sporen zijn hitte
resistent, het toxine is hitte-labiel. Nitriet is een van de horden die het uitgroeien van de
sporen tegengaat. Met name in nitrietvrije producten (gevogelte) wordt natriumlactaat
ingezet om toxine vorming door Clostridium tegen te gaan. Vooral bij hogere temperaturen
is het verschil aanzienlijk (Meng en Genigeorgis, 1992).
blad 6 van 10

lad 7 van 10
C.V.I.
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Listeria monocytogenes
Listeria monocytogenes is een van de belangrijkste pathogenen met betrekking tot de
vleesproductie. Listeria kan al groeien bij een temperatuur van I °C en is wijdverbreid
aanwezig in met name rundvlees en kip. Natriumlactaat is effectief gebleken tegen de groei
van Listeria monocytogenes (Schmidt et al, 1996). Zij stelden bij een concentratie van 1,8
% natriumlactaat een drie-log reductie (1 000-voudige reductie) vast.
Shigella like toxine producing E. coli (STEC)
E. co/i 0I57:H7 uitbraken in Japan en Schotland in 1996 en 1997 hebben deze bacterie
onder de aandacht van vleesproducenten gebracht. In de VS waren de eerste uitbraken al in
1982. Met name runderen kunnen drager zijn van deze bacterie. Amerikaanse studies
hebben aangetoond dat natriumlactaat goed werkt tegen de groei van STEC (Shelef and
Potluri, 1995).
4.4 Smaak
Bij toepassing van normale concentraties is de smaak van natriumlactaat in vergelijking
met natriumchloride mild zout. De zoute smaak wordt veroorzaakt door het natriumion.
Natriumlactaat bevat per gewichtseenheid een derde van de hoeveelheid natrium van
natriumchloride. De twee zouten kunnen goed naast elkaar worden gebruikt zonder dat het
product verzilt. Om de zoute smaak te reduceren is het mogelijk een deel van het keukenzout
te vervangen.
Daarnaast verhoogt het lactaat-ion de smaak-intensiteit (Brewer et al, 1992). Lactaat is een
van de componenten van het specifieke vleesaroma en wordt daarom ook toegepast als
zogenaamde smaakversterker.
4.5 Overige eigenschappen van natriumlactaat
Naast toepassingen met betrekking tot beperking van groei van bacteriën wordt natriumlactaat
toegepast vanwege enkele andere voordelen.
• Rendementsverhoging. Natriumlactaat bindt bij toevoeging zijn eigen gewicht aan
water.
• Dripvorming. In vacuümverpakte worsten wordt natriumlactaat gebruikt omdat het
vochtuittreding tijdens het bewaren tegengaat; door zijn waterbindende eigenschap-
pen wordt het vocht beter vastgehouden. Daarnaast wordt de zgn 'bite' verbeterd.
• Antioxidant. Lactaat werkt synergistisch met anti-oxidanten.
4.6 Kaliumlactaat
Kaliumlactaat bezit dezelfde anti-microbiële eigenschappen als natriumlactaat. Kaliumlactaat
wordt toegepast in natrium-arme producten. Kaliumlactaat heeft een bittere smaak
bij een dosering boven de 2% (oftewel 3,3% van de 60%-ige K-lactaatoplossing). In
verschillende producten wordt een combinatie van natrium- en kaliumlactaat toegepast
om sensorische problemen te voorkomen.
5 SAMENVATTEND
Melkzuur en lactaten zijn ingrediënten die via een natuurlijke fermentatie gevormd worden.
Met name natriumlactaat, het natriumzout van melkzuur, en melkzuur zelf worden
gebruikt in de vleesindustrie.
Melkzuur heeft een bacteriocide werking, bacteriën worden gedood. Melkzuur heeft een
mild zure smaak.
In onder meer de VS wordt het toegepast voor decontaminatie van karkassen. In de
meeste landen van de Europese Unie wordt deze toepassing niet getolereerd. Melkzuur
wordt in Europa wel gebruikt in marinades, sauzen en filet americain.

C.V.I.
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Natriumlactaat is het zout van een zwak zuur en reageert derhalve basisch bij oplossen in
zuiver water (pH>7). Echter bij toevoeging van 1,8 % natriumlactaat aan een voedingsmiddel
wordt door de bufferende werking van het product de pH niet noemenswaardig
beïnvloed.
De bacteriostatische werking ervan vertraagt de groei van bacteriën. Natriumlactaat wordt
wereldwijd toegepast in vleesproducten voor een verbetering van de microbiologische
stabiliteit. Zowel pathogenen als bederfveroorzakers worden in hun groei geremd en een
houdbaarheidsverlenging van 30 tot 100% is mogelijk. Lactaat wordt onder meer toegepast
in ham, boterhamworst, leverkaas, leverworst, barbecueworst, grilworst, kookworst,
rookworst en kipfilet.
6 LITERATUUR
1 Brewer, M.S., F Mc Keith, S. E. Martin, A.W. Dallmier and S.Y Wu (1992)
Some effects of sodium lactate on shelf-life, sensory and psysical characteristics of
vacuum packaged beef bologna
J. of Food Quality 15, 369-382.
2 Hardin, M.D., G.R. Acuff, L.M. Lucia, J.S. Oman and J.W. Savell (1994)
Comparison of methods for decontamination from beef carcass surfaces J.
Food Prot. 58, 368-374.
3 Houtsma, PC., J.C. de Wit, F Rombouts (1993)
Minimum inhibitory concentration of sodium lactate for pathogens and spoilage organisms
occurring in meat products
Int. J. Food Microbiol. 20, 247-257.
4 Matsuda, T, T Yano, A. Maruyama and H. Kumagal (1994)
Antimicrobial activities of organic acids determined by minimum inhibitory concentrations
at different pH ranged from 4.0 to 7.0 Nippon Shokuhun Kogyo Gakkaishi
41 (10),687-702
5 Meng, J., C.A. Genigeorgis (1993)
Modelling lag phase of nonproteolytic Clostridium botulinum toxigenesis in cooked
turkey and chicken breast as affected by temperature, sodium lactate, sodium chloride
and spore inoculum
Int. J. Food Microbiol. 19, 109-122.
6 Netten, van P, D.A.A. Mossel, J.H.J. Huis in 't Veld (1995)
Lactic acid decontamination of fresh pork carcasses a pilot plant study
Int. J. Food Microbiol. 25, 1-9.
7 Schmidt, U., H. Hechelmann, M. Gareis (1995)
Einfluss von Natrium-laktat auf Listeria monocytogenes in vakuumverpacktem Bri
hwurstaufschnitt
Mitteilungsblatt der Bundesanstalt fur Fleischforschung Kulmbach 35, 1-16.
8 Shelef, L.A. (1994)
Antimicrobial effects of lactates: A review
J. Food Prot. 57, 445-450.
9 Shelef and Potluri, 1995
Behaviour of foodborne pathogens in cooked liver sausage containing lactates
Food Microbiology 12 (3), 221-227
10 Smulders, F.J.M., P Barendsen, J.G. van Logtestijn, D.A.A. Mossel en G.M. van der
Marel (1986)
Review: Lactic acid: considerations in favour of its acceptance as a meat decontaminant
J. of Food Technology 21, 419-436.
blad 8 van 10

BIJLAGE A
blad 9 van 10
C.V.I.
Al Productie van melkzuur
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Sinds eind vorige eeuw wordt melkzuur op industriële schaal geproduceerd. Het leeuwendeel
van het melkzuur op de wereldmarkt wordt via natuurlijke fermentatie geproduceerd.
Zie voor het globale productieschema figuur 4.
Voor fermentatieve productie van melkzuur is nodig:
• een substraat, sucrose, dextrose of een glucose-stroop;
• nutriënten voor de groei van bacteriën;
• een neutraliserend medium, calciumcarbonaat of calciumhydroxide;
• een melkzuurbacterie-cultuur.
Na de fermentatie is er ongezuiverd calciumlactaat gevormd. Door toevoeging van een
anorganisch zuur vormt zich een neerslag van gips en het ongezuiverde melkzuur blijft in
oplossing. Na afscheiding van het gipsneerslag, verdere zuivering en concentratie van de
vloeistof wordt uiteindelijk een melkzuuroplossing verkregen van 80%. Deze melkzuuroplossing
dient weer als grondstof voor de vorming van verschillende derivaten. Zo wordt
door toevoeging van natronloog (NaOH) een 60%-ige natriumlactaat oplossing verkregen.
Figuur 4 Productieproces van natriumlactaat

C.V.I.
A2 Werkingsmechanisme van melkzuur
§ 2.10 Melkzuur en lactaten in de vleesindustrie
Bederf van levensmiddelen wordt over het algemeen veroorzaakt door microbiële activiteit.
Melkzuur draagt bij tot de onderdrukking van ongewenste micro-organismen. De mate
waarin het de groei van micro-organismen remt hangt af van:
• pH;
• de concentratie ongedissocieerd zuur;
• het specifieke zuur-effect.
pH
Toevoeging van een zuur verlaagt de pH, waardoor de groei van micro-organismen wordt
geremd. Hoe lager de pH, hoe groter het antimicrobiële effect.
Concentratie ongedissocieerd zuur
Melkzuur is een zwak zuur dat -opgelost in water- in een gedissocieerde en een ongedissocieerde
vorm voorkomt. Zie figuur 5 voor de vergelijking van het chemische evenwicht.
Figuur 5 Evenwichtsreactie van melkzuur
De ongedissocieerde vorm van het molecuul melkzuur [HL] is vele malen effectiever in
groeiremming en afdoding van micro-organismen dan het gedissocieerde molecuul [L - ] .
De waarschijnlijke verklaring hiervoor is dat de ongedissocieerde vorm makkelijker door
de celmembraan diffundeert (apolair karakter). Eenmaal in de bacterie vormt zich een
nieuw evenwicht van de gedissocieerde [L - ] en de ongedissocieerde vorm [HL]. Door de
verhoogde concentratie aan H + -ionen in de. cel wordt het cel-metabolisme beinvloed
hetgeen de groei vertraagt. In een gebufferde oplossing is naast het zuur ook een zout
aanwezig [L - ]. Hierdoor verschuift het evenwicht in figuur 5 naar links en zijn meer
ongedissocieerde moleculen [HL] aanwezig waardoor een sterkere remming wordt veroorzaakt.
Specifiek zuur-effect
Bij eenzelfde pH en concentratie ongedissocieerd zuur zijn er nog steeds verschillen in
antimicrobiële activiteit van verschillende zuren. Dit wordt het specifiek zuur-effect
genoemd. Melkzuur werkt volgens Matsuda et al. (1994) al groei-remmend bij een relatief
geringe concentratie en vertoont een nadrukkelijk specifiek zuur-effect.
blad 10 van 10