procese de fermentatie

7/23/2019 Procese de fermentatie

http://slidepdf.com/reader/full/procese-de-fermentatie 1/50

FERMENTATII MICROBIENE

Produsele alimentare fermentate au aparut probabil in anii 7000 – 8000i.c. in zonele tropicale ale Mesopotamiei si vaii Indusului. Mai tarziu si alte

civilizatii au inceput sa produca alimente fermentate din diferite materii prime,in special pentru a le conserva pe cele sezoniere, care se gaseau din abundentanumai o perioada scurta dupa recoltare. Produsele lactate fermentate, bauturilealcoolice din fructe si cereale si painea din aluat dospit au devenit raspandite intimpul civilizatiilor din Orientul mijlociu si mai apoi in gipt, !recia si "omaantica.

Peste #$00 de diferite alimente fermentate sunt consumate in intreagalume% multe din ele sunt produse traditionale si produse in cantitati mici pentru pentru populatia dintr&o zona restransa. 'lte alimente fermentate sunt produsela scara industriala si numarul lor este in crestere. In prezent e(ista un interescrescut pentru alimentele fermentate cele mai diverse, considerate deconsumatori ca fiind naturale si sanatoase si in viitor productia si consumulacestora par sa creasca.

Productia si caracteristicile unui mare numar de produse alimentare suntdatorate activitatii fermentative a microorganismelor. 'limente ca branzeturilematurate, iaurtul, muraturile, carnatii fermentati sunt produse conservate prinfermentatie care in urma acestui proces si&au marit termenul de valabilitate fatade cel al materiilor prime din care sunt facute. In plus, toate produselefermentate au gust si aroma caracteristice rezultate direct sau indirect de la

microorganismele fermentative. In unele cazuri, alimentele fermentate au uncontinut crescut in vitamine precum si o digestibilitate imbunatatita. Procesulde fermentatie poate reduce to(icitatea unor alimente )de e(emplu gari – un felde g*imbir marinat & si peujeum – un produs derivat din cassava+, in timp cealte alimente pot deveni e(trem de to(ice in urma acestui proces )bongre – un



acid produs de bacteria Burkholderia gladioli pat*ovar cocovenenans prinfermentarea nucilor de cocos+. -e pare ca nici o alta categorie specifica dealimente sau produse alimentare nu este atat de importanta ca produselealimentare fermentate cunoscute in intreaga lume pentru valoarea lor nutritiva.

cologia microbiana a alimentelor si a produselor fermentate derivate afost studiata de multi ani in cazul branzeturilor, muraturilor, vinului si altor produse, in legatura cu factorii de mediu care influenteaza naturamicroorganismelor si deci tipul fermentatiei. e e(emplu, cand materiile primesunt acide si contin za*aruri libere, drojdiile se dezvolta rapid si produc alcool

care impiedica activitatea altor microorganisme de contaminare. Pe de alta parte, in materiile prime de natura vegetala, cand aciditatea o permite si e(istasuficiente za*aruri libere se pot dezvolta bacterii lactice favorizate in special deadaosul de /al )ca in muraturi+.

Produsele care contin poliza*aride dar nu si cantitati suficiente deza*aruri simple sunt stabile in mod normal fata de actiunea bacteriilor lactice sia drojdiilor din cauza absentei amilazei din majoritatea acestor celulemicrobiene. Pentru declansarea procesului fermentativ trebuie adaugata o sursae(ogena de enzime de za*arificare. el mai bun e(emplu este utilizareamaltului din orz la fabricarea berii si a spirtului sau a produsului numit 1oji2 lafermentarea boabelor de soia. aca enzimele de za*arificare din malt seformeaza prin germinarea orzului, in cazul preparatului oji, acestea suntsintetizate de mucegaiul 'spergillus niger crescut pe boabe de orez sau altecereale. In general enzimele sunt folosite pentru fermentarea materiilor cuniveluri scazute de monoza*aride dar cu continut mare de amidon si proteine.

Definitia fermentatiei microbiene

3ermenul de 1fermentatie2 in sens larg poate fi inteles ca un proces incare un substrat organic este transformat sub actiunea enzimelor produse demicroorganisme. in punct de vedere bioc*imic, fermentatia reprezinta un proces metabolic in care carbo*idratii si compusii inruditi cu acestia sunt partial

o(idati cu eliberare de energie in absenta sau prezenta unor acceptori e(terni deelectroni. 'cesti acceptori finali de electroni sunt compusi organici produsidirect prin transformarea carbo*idratilor. In consecinta, prin o(idareaincompleta a compusilor se elibereaza o cantitate mica de energie iar produsiifinali ai fermentatiei sunt compusi organici cu grad de reducere diferit.



4ermenta5iile sunt produse de microorganismele anaerobe sau facultativanaerobe. -ubstan5ele fermentescibile sunt din cele mai diverse, incluz6nd za*aruri, polialcooli, aminoacizi, acizi organici, purine, pirimidine etc. Produii de fermenta5iesunt de asemenea foarte diferi5i ca natur9 alcooli, acizi organici, esteri, gaze i altele.

Metode generale de initiere a fermentatiei

Productia alimentelor fermentate se refera la doua aspecte esentiale sianume9 :+ activitatea metabolica a microorganismelor si ;+ parametrii ce trebuie

respectati in timpul fermentatiei si pastrarii produsului. 4ermentatia implicae(punerea materiilor prime la conditii care sa favorizeze crestereamicroorganismelor dorite, care utilizeaza anumite substraturi si formeaza produsii finali. 'cesti produsi finali impreuna cu componentele materiei primeramase nemetabolizate constituie alimentul fermentat avand calitatile dorite,multe din acestea atribuite metabolitilor sintetizati.

Pentru producerea alimentelor fermentate sunt utilizate un mare numar de materii prime de origine vegetala si animala. 'cestea includ laptele )de vaca, bivolita, oaie, capra si iapa+, carnea )de vaca, porc, miel, capra, gaina+, pestele,ouale, diferite legume si fructe sau sucul acestora, cereale, tuberculi, seminte si

altele, unele in combinatii.4ermentatia este produsa de diferite specii de bacterii, drojdii si

mucegaiuri, de o singura specie predominanta sau de populatii mi(te de bacterii, bacterii si drojdii sau bacterii si mucegaiuri. Membrii populatiilor microbiene implicate in fermentatii nu trebuie sa manifeste relatii antagonice simai degraba trebuie sa fie sinergice. resterea microorganismelor si deci vitezaoptima de fermentatie sunt dependente de parametrii de mediu ca nutrienti,temperatura, potential redo( si p<. In procesul de fermentatie, daca diferitelespecii dintr&o populatie mi(ta necesita conditii diferite se ajunge la stabilireaunui compromis care faciliteaza cresterea tuturor speciilor cu o viteza moderata.

Procesul de fermentatie'limentele pot fi fermentate in trei moduri diferite, in functie de sursa

microorganismelor utilizate9 fermentatie naturala, bac slopping si fermentatiecontrolata.



Fermentatia naturala

Multe din materiile prime folosite in fermentatii )de obicei netratatetermic+ contin microorganisme utile si microorganisme asociate. onditiile deincubare sunt astfel mentinute incat sa favorizeze cresterea rapida a speciilor utile si sa impiedice sau sa incetineasca dezvoltarea tipurilor asociate, din careunele sunt c*iar nedorite. =n astfel de produs alimentar fermentat natural poateavea unele arome sau alte caracteristici rezultate din activitatea microfloreiasociate. in cauza ca microorganismele asociate nu sunt intotdeauna aceleasi,este dificil sa se obtina un produs cu caracteristici constante o perioada mai

lunga de timp, iar prezenta microorganismelor nedorite sau patogene are o probabilitate crescuta.

Back sloing )utilizarea produsilor din fermentatia anterioara+

In aceasta metoda, unele produse rezultate dintr&o fermentatie optimasunt folosite ca inocul pentru pornirea unui nou proces fermentativ, curespectarea parametrilor optimi pentru dezvoltarea microorganismelor provenitedin produsul anterior. 'ceasta metoda se practica pentru obtinerea de produsetraditionale, la scara mica. 3otusi, pastrarea acelorasi caracteristici ale produsului un timp indelungat poate fi dificila din cauza selectiei tipurilor demicroorganisme. e asemenea, produsul final poate avea defecte sau poate

produce boli de origine alimentara.

Fermentatia controlata

Materiile prime )care pot fi pretratate termic+ sunt inoculate cu o populatie microbiana cu densitate ridicata ):0> celule?ml sau mai mult+ dintr&ocultura pura continand una sau mai multe tulpini sau specii de microorganisme)cultura starter+. onditiile de incubare sunt astfel alese incat sa favorizezedezvoltarea culturii starter. Prin aceasta metoda pot fi obtinute in cantitati mari produse cu caracteristici constante si predictibile de fiecare data iar probabilitatea de aparitie a bolilor alimentare si de dezvoltare a florei secundare

este mica.In prezent e(ista in lume mai mult de #$00 de tipuri de alimente

fermentate, care pot fi grupate in cateva categorii majore, prezentate intabelul....



Categoria de alimentefermentate

E!emle

Produse lactate @ranzeturi, iaurt, lapte batut, smantana, da*i, umiss, efilapte acidofil

Produse din carne -alami, peperoni, c*orizo, t*uringer, carnati, conserve dicarne, na*m

Produse din cereale Paine, pancae, biscuiti, pizza, orez fermentat, miso, idldosa

Produse din fructe si legume 4ructe si legume murate, masline, varza muraa, imc*

ac*ar Produse din soia 3ofu, lapte de soia fermentat, tempe, sos de soiaProduse din peste -os de peste, bagoong, peste fermentat, paa, izus*i@auturi @ere, vin, bauturi alcoolice, alcool alimentar, cafea, cacao

ceaiProduse din vegetale amidonoase Produse fermentate din cartofi, cassava, cartofi dulc

banane'lte tipuri Oua fermentate, g*ee )din smantana fermentata+, otet, bors

-ursa M44

FERMENTATIA "ACTICA

Trebuie definitie# generale din $ dan



Produse lactate fermentate

Produsele lactate fermentate pot fi clasificate in doua grupe9 produselactate fermentate si branzeturi. In produsele lactate fermentate toticonstituentii laptelui se regasesc in produsul final, cu e(ceptia celor metabolizati partial de bacterii pe cand in branzeturi o parte din componentiilaptelui au fost indepartati odata cu zerul.

Como%itia si rorietatile latelui

resterea microorganismelor utile si calitatea produsului fermentat sunt

influentate de compozitia si tipul laptelui folosit. Aaptele de vaca are in medie#,;B proteine, C,8B lactoza, #,DB lipide, 0,DB minerale, vitamine si restul apa.intre proteine, cazeina in sistem coloidal sub forma de cazeinat de calciu este prezenta in cantitate mai mare ca restul proteinelor, albumine si globuline.Aactoza este principalul za*ar in stare dizolvata, iar lipidele sunt dispersate subforma de globule de diferite dimensiuni in emulsie. Mineralele sunt dizolvate insolutie si legate de cazeina coloidala. Eitaminele *idrosolubile sunt prezente infaza apoasa iar cele liposolubile in grasimi. omponentele solide, apro(imativ:;,8B sunt denumite solide totale -3, iar -3 fara lipide reprezinta solidenegrase, 8,DB. Ferul contine in principal componente *idrosolubile, unelegrasimi si apa.

resterea microorganismelor utile poate fi in*ibata de unelecomponente prezente in mod natural in lapte sau prin contaminare. -ubstanteleantimicrobiene naturale sunt aglutininele si sistemul lactopero(idaza&izotiocianat. 'glutininele determina aglomerarea celulelor bacteriene starter sile incetinesc metabolismul si cresterea% sistemul lactopero(idaza&izotiocianatin*iba de asemenea cresterea culturilor starter. 'ceste substante antimicrobienesunt distruse prin tratament termic, de aceea cauzeaza probleme numai cand sefoloseste lapte proaspat. Aaptele poate de asemenea sa contina antibioticeutilizate fie in furajare fie pentru tratamentul unor infectii ca mastitele. 'cesteantibiotice pot afecta cresterea culturilor starter. =neori in lapte pot e(ista lipaze

si proteaze termostabile sintetizate de unele bacterii psi*rotrofe, ca speciile de Pseudomonas in timpul procesului de refrigerare inainte de pasteurizare.Prezenta acestor enzime poate cauza scaderea cantitatii de branza obtinute, proteoliza, rancezire. 3oate aceste aspecte trebuie luate in consideratie inaintede procesul de fermentatie.



Produse lactate fermentate

(ista numeroase tipuri de produse lactate fermentate in diferite zoneale lumii, din care numai o mica parte sunt fermentate in conditii controlate, cumicroorganisme starter. Microflora predominanta a acestor produse estereprezentata de mai multe specii de bacterii lactice si unele drojdii. ele maicunoscute tipuri de produse lactate fermentate sunt prezentate mai jos.

Produsul lactat fermentat Cultura starterAapte batut Lactococcus, uneori impreuna cu Leuconosto

cremorisIaurt Streptococcus thermophilus si Lactobacillu

delbrueckii subsp. bulgaricus% unele tipuri de iau pot contine Lab. acidophilus, casei, rhamnosus Bifidobacterium spp

Aapte acidofil Lab. acidophilus

Aapte @ifidus Bifidobacterium spp.Gefir rojdii si specii de Leuconostoc, Lactobacillus

Lactococcus

Gumiss Lab. delbrueckii subsp. bulgaricus si drojdii

Microbiologia fermentarii iaurtului

Iaurtul este o masa semisolida rezultata prin coagularea laptelui)degresat sau cu grasime+ in prezenta bacteriilor din culturile starter. Iaurtul areun gust acru caracteristic si o aroma datorata efectelor combinate aleurmatorilor compusi9 acetalde*ida, lactat, diacetil si acetat. In comert e(ista maimulte tipuri de iaurt9 iaurt simplu, cu fructe, aromatizat si colorat, de baut,indulcit, ing*etat, uscat, cu continut scazut de lactoza sau carbonatat.

Producerea iaurtului se face in general in sarje, dar se cunoaste si procedeul continuu. =n e(emplu de proces pentru iaurtul cu continut scazut degrasime este urmatorul9



:. Omogenizarea laptelui ):;B -3+ H adaugare de stabilizator ):B+)pentru structura dorita a gelului+

;. Incalzire la 8$ )pasteurizare+ timp de #0 minute si racire la C#.Pasteurizarea are drept scop distrugerea formelor vegetative alemicroorganismelor precum si destabilizarea usoara a cazeinei pentruformarea gelului%

#. 'daugarea culturii starter, incubare la C# pana la p< C,8 un timpde apro(imativ > ore. @acteriile starter pot fi adaugate in starecongelata sau proaspata );&#B+%

C. "acire rapida la #0 in apro(imativ #0 minute pentru incetinirea

cresterii bacteriilor starter, agitare si pompare in masina de umplere$. 'mbalare in recipienti si racire fortata cu aer la C pentru cresterea

microorganismelor >. Pastrare ;C ore, timp in care p< scade la C,#.

ultura starter ultura starter poate fi utilizata atat in forma congelata cat si proaspata,

in vrac. @acteriile utilizate sunt Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus siStreptococcus thermophilus. -e mai pot folosi si amestecuri ale acestor douaspecii cu alte bacterii ca L. acidophilus, Bifidobacterium spp., L. rhamnosus, L.casei, care totusi nu au o crestere optima in combinatie cu L. bulgaricus si S.

thermophilus si de aceea se introduc in nunar mare dupa fermentatie si inaintede ambalare. u toate acestea pot sa nu supravietuiasca in iaurt alaturi decultura starter initiala.Pentru un bun iaurt, proportia dintre Streptococcus: Lactobacillus trebuie sa fiede :9: numar de celule iar in produsul final raportul nu trebuie sa depaseasca#9;.

Pentru cresterea optima a celor doua specii, fermentatia trebuie sa sedesfasoare la C#, temperatura la care atat compusii acizi cat si cei de aromasunt produsi la nivelul dorit. aca temperatura creste peste C#, va predominaspecia de Lactobacillus, producand mai mult acid si mai putina aroma9 subvaloarea de C# este favorizata cresterea speciei de Streptococcus formand un

produs mai putin acid dar cu mai multa aroma.ele doua specii au o crestere simbiotica in lapte. Initial specia deStreptococcus creste rapid in prezenta o(igenului dizolvat si produce acidformic si O;. onditiile de anaerobioza, acidul formic si O; stimuleazacresterea speciei de Lactobacillus, care sintetizeaza e(oproteinaze si peptidaze



care produc peptide si aminoacizi din proteinele din lapte. =nii aminoacizi caglicina, valina, *istidina, leucina si metionina sunt necesare pentru crestereaStreptococcus sp. lipsit de enzime proteolitice. 'ceasta specie va creste rapid pana cand p< ul scade la valori mai mici de $,$, dupa care viteza de cresterescade. 3otusi cresterea speciilor Lactobacillus sp. continua destul de rapid panala racirea laptelui la #0 cand p< ajunge la C,#. Aa temperatura de C crestereaeste stopata pentru ambele specii.

Bioc&imia rocesului de obtinere a iaurtuluiMetabolismul lacto%ei

'mbele specii bacteriene produc constitutiv beta galactozidaza prin care lactozaeste *idrolizata la glucoza si galactoza. -unt specii *omofermentative si produclactat din glucoza pe calea MP. eoarece galactoza este metabolizata foarteslab sau deloc de ambele bacterii, ea este secretata la e(terior si se acumuleazain iaurt.

omponentul major de aroma din iaurt este acetalde*ida )apro(imativ;$ ppm+, impreuna cu diacetilul )0,$ ppm+ si acetatul. 'cetalde*ida este produsa pe doua cai9 din glucoza via piruvat de bacteriile din genulStreptococcus sp. si din treonina de Lactobacillus sp.



4ormiatul, necesar pentru cresterea Lactobacillus, este produs deStreptococcus thermophilus din piruvat sub actiunea formiat liazei.

Proteoliza este produsa de Lactobacillus spp care sintetizeaza e(oproteinaze si

peptidaze.

Aa fabricarea iaurtului pot apare unele probleme de aroma asociate cuconcentratia de acetalde*ida. O concentratie scazuta de acetalde*ida face caiaurtul sa aiba aroma de calcar si acru, iar prea multa acetalde*ida poate conferi



aroma de iarba. In mod similar, prea mult diacetil formeaza o aroma accentuatade unt. O pastrare indelungata sau in conditii improprii face ca iaurtul sa fie prea acru. Proteoliza si acumularea de peptide amare in timpul pastrarii suntasociate cu gustul amarui. Producerea de e(opoliza*aride de catre culturilestarter determina o te(tura vascoasa si filanta. ezvoltarea unor drojdii intimpul depozitarii poate produce o aroma fructata, in special in iaurtul carecontine fructe si nuci. Multe din aceste probleme sunt mascate in iaurturilecolorate, aromatizate si in amestecuri. aca pastrarea este indelungata, pesuprafata iaurtului se pot dezvolta drojdii si mucegaiuri.

Bran%eturi@ranza este produsa prin coagularea cazeinei din lapte in prezenta

acidului lactic produs de bacteriile lactice, cu sau fara enzima renina, urmata decolectarea cazeinei si alte operatii cum este maturarea. -e considera ca producerea branzei a fost descoperita in mod accidental in Orientul Mijlociu inanii 7000 i.c. In prezent se cunosc in lume o mare varietate de tipuri de branzeturi, pentru care se utilizeaza mai mult de ;0B din totalul de lapte produs. O clasificare a tipurilor de branzeturi in functie de culturile starter siflora secundara folosite este prezentata mai jos9

'(Bran%a nematurata

Bran%a nematurata moaleBran%a roasata de $aci se obtine folosind starteri ca Lactococcus

lactis ssp. lactis si cremoris si Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.Mo%%arella – este fermentata cu Streptococcus thermophilus si Lab.

delbrueckii ssp. bulgaricus.

)(Bran%a maturataBran%a maturata moale

Bran%a Brie obtinuta cu bacteriile starter Aac. lactis ssp., fungi dingenul Penicillium si drojdii ca flora secundara

Bran%a maturata semitare

Bran%a *ouda fermentata cu bacteriile starter Lac. lactis si Leuconostoc% ca flora secundara se poate folosi Propionbacterium.

Bran%a albastra fermentata cu Lac. lactis, Leuconostoc% ca florasecundara se utilizeaza Penicillium roqueforti, drojdii si micrococi.

Bran%a maturata tare



Bran%a C&eddar cu bacterii starter din specia Lac. lactis, iar ca florasecundara unii lactobacili si pediococi.

Bran%a el$etiana cu starteri din speciile Str. thermophilus, Lab.

helveticus, Propionbacterium% ca flora secundara pot fi folositi enterococi.

Microbiologia bran%ei roasete de $aci@ranza proaspata de vaci este produsa din lapte degresat sau cu continut

redus de grasime si are o te(tura moale cu apro(imativ 80B apa. ste o branzanefermentata cu aroma de unt datorata diacetilului. Producerea acestui tip de branza are la baza urmatoarele etape9

: Pasteurizarea laptelui, racirea la ;;, adaugarea culturilor starter siincubare timp de :; ore la p< C,7.

;. upa formarea casului, se taie in cuburi si se mentine la $: timp de$0 minute sau mai mult.

#. -curgerea zeruluiC. 'daugarea sarii si a agentilor de conservare$. 'mbalare si refrigerare

ulturile starter folosite contin Lactococcus lactis ssp. cremoris si ssp.

lactis pentru producerea de acid si Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris inspecial pentru sinteza de diacetil )caz in care se adauga initial si citrat+.

Aa fabricarea branzei proaspete de vaci pot apare mai multe probleme9flotarea casului cauzata de o cantitate prea mare de O ; produs de starterii producatori de aroma% o aroma aspra caracteristica datorate unei concentratii prea mari de acetalde*ida si unei cantitati mici de diacetil% randament de productie scazut datorat actiunii enzimelor proteolitice sintetizate de bacteria decontaminare Pseudomonas spp.% pierderea aromei datorate reducerii diacetiluluila acetoina in mediu reducator sau prezentei speciilor de Pseudomonas%alterarea datorata unei umiditati prea mari si a aciditatii prea mici produsa de bacterii ca Pseudomonas, unele drojdii si mucegaiuri. Pentru prevenirea acesteisituatii se pot utiliza conservanti )de e(emplu sorbat+.

PROD+,E FERMENTATE DIN CARNE

Produsele fermentate din carne sunt preparate prin amestecareaurmatoarelor ingrediente 9 carne, grasime, sare, za*ar, agenti de maturare sicondimente. upa operatia de amestecare urmeaza introducerea amestecului in



membrane si fermentarea fie naturala fie controlata, caz in care trebuie adaugatein amestec culturi bacteriene starter. 'cizii produsi de culturile starter in timpulfermentatiei si agentii de maturare au rolul de a impiedica cresterea bacteriilor patogene si de alterare prezente in carne. In functie de tipul lor, produselefermentate din carne pot fi uscate pentru reducerea a, afumate sau tratatetermic pentru a fi sigure pentru consum.

Produsele fermentate din carne isi au originea probabil in tarilemediteraneene de unde cunoasterea prepararii lor s&a raspandit in uropa si in'merica de /ord. ele mai consumate produse in aceste zone par a fi carnatiiuscati si semiuscati obtinuti de obicei de micii fabricanti cu bacterii starter prin

fermentatie controlata. ulturile starter utilizate pot fi sub forma congelata sauliofilizata pentru inocularea directa in amestecul de carne. arnatii uscati sisemiuscati includ mai multe tipuri ca pepperoni, salam !enoa, salam de vara,salam uscat, beef stics, t*uringer, salam italian. Majoritatea sunt preparate dincarne de vita sau porc, dar in ultimii ani au inceput sa se produca si din pui sicurcan.

Microbiologia carnatilor semiuscatiarnatii semiuscati includ carnatii de vara, t*uringer si salamul

semiuscat. ompozitia medie este #0B grasime, ;0B proteine, #B minerale)sare+ si C7B apa. 'u in general un gust usor acru, cu o aroma placuta rezultata

din efectul combinat al lactatului, acetatului si diacetilului, alaturi de uniicompusi de proteoliza si lipoliza. =tilizarea condimentelor contribuie laimbogatirea aromei iar preparatele care contin nitriti au o culoare rozcaracteristica.

tapele procesului de obtinere a carnatilor semiuscati sunt9:. Obtinerea amestecului omogen de carne, saruri, glucoza, agenti de

maturare, condimente si culturi starter%;. =mplerea membranelor, fermentare la ;D – C# si umiditate

relativa 80&D0B%#. Incubare pana la valori de p< mai mici de $,;&C,>, incalzire la >0

temperatura interna si racire la :0%

C. Pastrare la $&:0 timp de #&C zile, ambalare sub vid% preparatele seconsuma direct.'gentii de maturare contin nitriti astfel incat concentratia finala in

produs sa fie de :00 ppm. 4ermentatia dureaza de obicei 8&:; ore, pana cand



p<&ul scade la valoarea dorita. 4ermentatia poate avea loc in incinte deafumare.

ulturile starter utilizate in fermentatia controlata pot fi in starecongelata sau uscata, pentru a se ajunge la o concentratie finala de :0>&7 celule?gamestec. ulturile starter nu trebuie amestecate direct cu sarurile, agentii dematurare si condimentele care le pot distruge si de aceea ele sunt introduseimediat in carne. -tarterii difera in functie de temperatura de fermentatie si de p<&ul final al produsului dorit. In cazul temperaturilor mari si p< scazut se prefera Pediococcus acidilactici% pentru temperaturi mici si p< crescut este

utilizat Lab. plantarum, iar specia Pediococcus pentosaceus poate fi folosita inambele situatii. a flora secundara se adauga Micrococcus spp. sauStaphilococcus carnosus care au efecte benefice asupra culorii produsului. easemenea, la prepararea carnatilor fermentati natural, Lab. sake, Lab. curvatussi Leuconostoc spp. Prezente in materiile prime sunt bacterii starter importante.

eoarece carnea ca materie prima poate contine bacterii patogene si dealterare este important ca bacteriile starter sa creasca repede si sa produca acidin cantitati relativ mari pentru a scadea p<&ul la apro(imativ $,#, valoare la care bacteriile de contaminare se dezvolta cu greutate sau deloc. Pentru aceastaculturile starter trebuie sa fie in concentratie suficienta, sa se adauge de(troza inamestecul de carne ca sursa de carbon, iar fermentatia sa se produca la

temperatura optima de crestere a acestora. Pentru Pediococcus acidilactici, Pediococcus pentosaceus si Lab. plantarum temperaturile optime sunt de C0,#$, #0 respectiv. Micrococcus spp. si Stphilococcus. carnosus cresc bine la#;. Incalzirea la >0 temperatura interna distruge celulele de Lab. plantarum

si Ped. pentosaceus, dar nu si Ped. acidilactici, Micrococcus si S. carnosus, iar p< ul scazut si valorile mici ale a previn cresterea acestora in produsul final.

@acteriile din genul Pediococcus fermenteaza *omolactic simetabolizeaza glucoza formand in principal acid lactic )formele si A+, cumici cantitati de acetat si diacetil. Lab. plantarum, fiind predominant*eterofermentativ, metabolizeaza glucoza cu formare de acid ,A&lactic dar side cantitati substantiale de acetat, etanol si diacetil. =nele tulpini bacteriene ale

acestor # specii pot produce totodata si < ;O; care decoloreaza produsul prino(idarea mioglobinei in timpul fermentatiei. Micrococcus spp. sauStaphilococcus carnosus sintetizeaza catalaza care descompune <;O;. Micrococcus spp., Staphilococcus carnosus si unele tulpini de Lab. plantarum

pot reduce nitratii la nitriti, in cazul in care se utilizeaza nitrati in amestec,



producand astfel culoarea roz agreabila. aca produsele sunt pastrate timpindelungat, unele enzime intracelulare din celulele lizate ale starterilor potcauza *idroliza proteinelor si lipidelor cu formare de amine biologic active ca*istaminele.

=nele defectele care pot apare in produsele fermentate din carne au laorigine unele probleme microbiologice. -inteza lenta de acizi este datorata deobicei utilizarii de culturi starter cu numar mic de celule viabile sau inactivemetabolic sau cantitatii mici de glucoza si mai mare de saruri din amestec.!ustul de acru fara aroma se produce daca bacteriile starter, in special Ped.

acidilactici creste rapid si scade valoarea p< sub C,$. 4ormarea de gaz are loc

din cauza cresterii bacteriei Leuconostoc spp. in timpul fermentatiei sidepozitarii. Leuconostoc spp. este prezent de obicei in carne. aca in carnee(ista specii patogene, acestea se pot dezvolta daca producerea de acizi este prea lenta in timpul fermentatiei. Patogenii acido&rezistenti pot supravietui binein produs cauzand imbolnaviri. In timpul pastrarii indelungate a produselor se pot forma amine biogene periculoase pentru sanatate. e asemenea, in timpulmaturarii, la suprafata produselor pot creste mucegaiuri producatoare demicoto(ine.

PROD+,E -E*ETA"E FERMENTATE

'proape toate materiile vegetale pot fi fermentate in mod natural,deoarece au pe suprafata lor numeroase bacterii lactice. In prezent se cunoscmulte tipuri de produse vegetale fermentate obtinute in special la scara mica,dar si la nivel industrial. ele mai utilizate vegetale pentru fermentatie suntvarza, maslinele, castravetii, morcovii, telina, fasolea, porumbul, tomatele,conopida, ardeii, ceapa, lamaile, sfecla, napii, ridic*ile. Majoritatea suntfermentate in mod natural, dar unele, cum sunt castravetii sunt fermentatecontrolat.

-ar%a murataEarza poate fi pusa la fermentat intreaga sau maruntita. Procesul de obtinere aretrei etape principale9

:. -palare, maruntire fina si uniforma



;. Presarea verzei pentru eliminarea aerului si adaugarea sarii in straturi);,;$B+%

#. 'coperirea la suprafata pentru eliminarea aerului si fermentarea la :8timp de ; luni.

Maruntirea are drept scop eliberarea za*arurilor fermentescibile )#&>B+ dincelulele verzei iar presarea creaza conditiile de anaerobioza care in*ibacresterea aerobilor. -area stimuleaza cresterea unor bacterii lactice si impiedicadezvoltarea bacteriilor nedorite si actiunea enzimelor pectolitice care inmoaievarza. 3emperatura de :8 determina o crestere rapida a bacteriilor lactice utile

si incetineste dezvoltarea bacteriilor nedorite. In varza e(ista de asemeneain*ibitori naturali care au efect asupra bacteriilor de alterare.

Microbiologia $er%ei murateMateria prima contine un numar mare de microorganisme nedorite si o

populatie redusa da bacterii lactice )J:B+. intre bacteriile lactice, cele maimulte apartin genurilor Leuconostoc, Lactococcus si o fractiune mica genului Lactobacillus si Pediococcus. In timpul fermentatiei are loc o cresteresecventiala a acestor bacterii. Prezenta sarii );&#B+, cantitatea relativ mare deza*aruri fermentescibile, absenta o(igenului si temperatura scazuta favorizeazacresterea rapida a speciilor de Leuconostoc, in principal Leu. mesenteroides.

and aciditatea mai creste ):B acid lactic+, Leuconostoc spp. isi incetinestedezvoltarea si incepe sa se multiplice rapid bacteria Lab. Brevis, pana candacidul ajunge la :,$B. upa aceasta etapa Ped. pentosaceus devine majoritar sidetermina cresterea aciditatii la :,8B. Aa final incepe sa se dezvolte Lab.

plantarum care aduce nivelul de aciditate la apro(imativ ;B acid lactic.@acteriile lactice starter metabolizeaza za*aroza, *e(ozele si unele

pentoze din materia prima la lactat, acetat, etanol O; si diacetil, care conferaaroma specifica verzei murate.

=nele probleme in procesul de fermentatie pot determina lipsa aromei,te(tura moale si decolorarea verzei datorita cresterii unor drojdii si mucegaiuriin prezenta aerului. 'spectul filant este cauzat de cresterea e(cesiva a speciilor

de Leuconostoc in prezenta za*arozei )aceste bacterii metabolizeaza fructozadar produc de(tran din glucoza+.

PREPARATE PROBIOTICE



efinitia termenului de probiotic deriva din limba greaca si inseamna1pentru viata2. Aa inceput, acest termen a fost folosit pentru a denumi osubstanta microbiana care stimula cresterea altor microorganisme )AilleK si-tillell, :D>$+ sau un e(tract tisular care favorizeaza cresterea microbiana)-pertK :D7:+, dar nu a fost acceptat. In :D7C Parer a fost primul autor care autilizat termenul de probiotic pentru s defini organisme si substante carecontribuie la ec*ilibrul florei intestinale. 4uller ):D8D+ a definit probioticele casuplimente continand microorganisme care influenteaza in mod beneficsanatatea organismelor gazda, ec*ilibrand flora intestinala. ea mai acceptata

definitie din ultima perioada este ca probioticele sunt 1organisme viiadministrate in anumite cantitati, care confera efecte benefice pentru sanatateagazdei2 )4'O?L<O, ;00;+.

Originea probioticelor dateaz din :D0#, c6nd n studiile lui,Metc*inioff descrie efectele benefice ale folosirii lactobacililor din iaurt. elemai cunoscute probiotice s&au ob5inut pe substraturi de origine animal )laptede la diferite specii+, domeniul probioticelor de origine vegetal fiind mult mai pu5in dezvoltat.

Nn :D7C termenul de probiotic a fost utilizat de Parer pentru a defini

1organismele sau substan5ele care contribuie la ec*ilibrul microbian alintestinului2. -unt culturi individuale sau mi(te de microorganisme vii inepatogene, susceptibile s influen5eze favorabil sntatea fiin5ei umane sauanimalului care le ingereaz. Aa om, ac5iunea preparatelor probiotice semanifest n cavitatea bucal sau n tubul digestiv )sub form de alimente saucapsule+, n cile respiratorii )ca aerosoli+ sau n cele genito – urinare )prinaplica5ii locale+. Probioticele sunt microorganisme benefice care intr nalctuirea florei intestinale.

Modul de ac.iune a robioticelor

• probioticele in*ib proliferarea bacteriilor patogene prin producerea de

acizi organici i prin reducerea p<&ului%• prin enzimele proprii, probiotiocele mresc utilizarea digestiv a *ranei

precum i procesele de deto(ifiere%



• probioticele ntresc sistemului imunitar ac5ion6nd ca barier pentrutubul digestiv, fiind demonstrat c administrarea de preparate cu Lactobacillus poate stimula produc5ia de gamma globuline, gammainterferoni i intensific activitatea macrofagelor responsabile dendeprtarea agen5ilor patogeni din organism%

• probioticele stimuleaz produc5ia de vitamine apar5in6nd n generalgrupului @ i determin creterea activit5ii lactazei, sucrazei imaltazei%

• prolifereaz n tractul digestiv i sunt n competi5ie cu bacteriile patogene.

Prearate rebioticefectul benefic al probioticelor depinde de prezenta lor in numar mare in

tractul gastrointestinal, fie prin consumul acestor bacterii in numar mare, fie prin stimularea cresterii lor rapide cu nutrienti corespunzatori. e e(emplu, pentru stimularea cresterii bacteriilor din genul Bifidobacterium se pot utilizasurse selective de carbon si energie care nu sunt metabolizati de bacteriile dinintestinul subtire si din colon, dar care sunt o sursa de nutrienti pentru bifidobacterii. 'cesti nutrienti au fost denumiti prebiotice si definescingrediente alimentare nedigerabile cu efect benefic asupra gazdei prinstimularea cresterii sau activitatii uneia sau mai multor bacterii din colon, cuactiune pozitiva asupra sanatatii. 'semenea prebiotice sunt lactuloza,lactitolul, fructooligoza*aridele, galactooligoza*aridele, lactosucroza siinulina.

In legatura cu probioticele si prebioticele poate fi considerat si termenul desimbiotic, pentru a denumi un produs care contine probiotice si prebioticeimpreuna, care determina o crestere mai buna a tulpinilor selectionate.

Producerea de bacteriocine

@acteriocinele sunt macromolecule ce con5in proteine cu mas molecularredus cu un spectru antimicrobian restr6ns. Lactococcus lactis supsp.lactis

produce nizina, care este cea mai utilizat bacteriocin cunoscut de !"'- cafiind lipsit de risc. -tructural este o peptid cationic policiclic care con5ine



de*idroalanin, de*idrobutiririn, lant*ionin i &metil&lant*ionin. /u esteto(ic, este stabil la cldur i la p< sczut i solubilitatea n ap scade cucreterea de p<, nu modific propriet5iile senzoriale ale produselor.-tabilitatea termic este par5ial datorat rolului protector al macromoleculelor proteice ale laptelui. /izina favorizeaz formarea porilor n membranacitoplasmatic a celulelor sensibile, ceea ce determin eflu( de '3P, ioni de potasiu i aminoacizi i pierderea potan5ialului de membran.

Procesul de productie si depozitarea produselor probiotice necesitamentinerea unui numar garantat de celule viabile pana la e(pirarea termenului

de utilizare. /umarul de celule vii depinde de tulpinile probiotice utilizate si deefectele benefice scontate dar, ca regula generala trebuie sa se asigure un minimde :0D unitati formatoare de colonii )=4+?consum )4orssten, -indelar, Oue*and, ;0::+. ele mai disponibile tulpini probiotice apartin genurilor Bifidobacterium si Lactobacillus, alte specii microbiene fiind utilizate dar multmai rar.

Matricea produsului alimentar are un rol important in stabilitatea probioticelor )4orssten et al., ;0::+, de care fabricantii trebuie sa tina seama.

3otusi, acest rol este mai putin cunoscut. 'sa de e(emplu, bacteriile probioticecare apartin genurilor Bifidobacterium si Lactobacillus cresc bine in lapte careeste si mediul lor natural.

In produsele lactate probiotice, bacteriile sunt de obicei insotite deculturi starter ca Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus si?sauStaphylococcus thermophilus. Includerea culturilor starter in produsul probioticse face din mai multe motive9 culturile starter confera te(tura si aroma produselor si in plus bacteriile probiotice cresc mult mai bine in simbioza cu bacteriile starter.

Pe langa produsele lactate fermentate, bacteriile probiotice pot fi inclusein laptele nefermentat, produs comercializat sub denumirea de lapte acidofil

dulce 1seet acidop*ilus mil2. In plus, probioticele pot fi introduse in branzeturi, fiind stabile in timpul maturarii acestora. Prin optimizareate*nologiei de fermentatie este posibila producerea de branza de buna calitatecu continut crescut de bacterii probiotice, astfel incat o portie standard de branza sa asigure un numar de cel putin :0> =4 )Ibra*im et al., ;0:0+.



In afara de produsele lactate, in tarile din 'sia sunt comune alimenteledin soia fermentata care pot fi suplimentate cu probiotice si sunt numite iaurt desoia 1soK Kogurts2, consumate in special de categoriile vegetariene sau veganede polulatie.

e asemenea, legumele, cerealele si fructele fermentate, desi nu suntconsiderate probiotice, au o influenta benefica asupra sanatatii, in modasemanator. 'u fost efectuate studii care au demonstrat ca aceste preparate potfi matrice favorabile pentru dezvoltarea si stabilitatea bacteriilor probiotice.4ermentatia lactica a cerealelor contribuie de altfel si la imbunatatirea aromei,reduce actiunea acidului fitic )care leaga ionii de minerale, 4e si Fn in special+

si produce vitamine predominant din grupul @. )/out, ;00D+.@acteriile probiotice au fost introduse cu succes in ing*etata bazata pe

iaurt ca materie prima, care are de fapt un proces de productie asemanator iaurtului probiotic. )avidson, uncan, <acneK, igel, @oling, ;000+.

el mai comun format pentru probiotice sunt in ultima vremesuplimentele alimentare. e asemenea, bacteriile probiotice au fost incluse si insucurile de fructe si ciocolata )Eriens, ;00D+.

In ultima perioada au inceput sa fie utilizate tulpini noi pentru obtinereade preparate cu probiotice cum sunt speciile de Propionbacterium si Lactococcus sau c*iar oseburia si !lostridium intalnite in fermentatia butirica.In plus, se anticipeaza folosirea bacteriilor probiotice modificate genetic, ca de

e(emplu tulpini de Lactococcus lactis producatoare de interleuina :0,important antiinflamator si imunosupresor, pentru tratamentul bolii ro*n)@raat et al., ;00>+.



Efecte fi%iologice benefice ale alimentelor robioticeProbiotic airK Products as 4unctional 4oods, aniel !ranato, !abriel 4. @ranco,'driano !omes ruz, QosRe de 'ssis 4onseca 4aria, and /agendra P. -*a*, omprensive"evies, 4ood -cience and 4ood -afetK, Eol.D,;0:0, doi9 :0.::::?j.:$C:&C##7.;0:0.00:;0.(, C$$&C70

Bacterii lactice

!rupul este compus )dupa ultimele clasificari+ din :# genuri de bacterii!ram&pozitive si anume9 !arnobacterium, "nterococcus, Lactococcus,

Lactobacillus, Lactosphaera, Leuconostoc, #enococcus, Pediococcus, Paralactobacillus, Streptococcus, $etragenococcus, %agococcus, &eisella.

In legatura cu bacteriile lactice dar considerate ca e(terioare grupuluisunt genurile 'erococcus, Microbacterium si Propionbacterium, printre altele.

esi grupul bacteriilor lactice are granite vag delimitate, principala proprietate a acestora este producerea de acid lactic din *e(oze. a organismefermentative, acestor bacterii le lipseste sistemul transportor de electroni sau



citocromii si isi obtin energia prin fosforilarea la nivelul substratului, prino(idarea carbo*idratilor. iclul Grebs lipseste in cazul acestor microorganisme.

upa GluKver, bacteriile lactice se impart in doua grupuri, in functie de produsii finali rezultati in urma metabolismului glucozei. @acteriile caresintetizeaza acid lactic ca unic sau principal produs al fermentatiei glucozeisunt denumite *omofermentative )4ig. +. @acteriile *omolactice sunt capabilesa elibereze de doua ori mai multa energie decat bacteriile *eterolactice dinaceeasi cantitate de glucoza.

@acterii lactice *omo si *eterofermentative@acterii *omofermentative @acterii *eterofermentative Lactobacillus Lactobacillus

L. acidophilus L. brevis

L. casei L. buchneri

L. delbruekii L. cellobiosus

L. helveticus L. fermentum

L. plantarum Leuconostoc

L. salivarius L. citreus

Lactococcus L. lactis

L. lactis L. mesenteroides L. plantarum !arnobacterium

Pediococcus !. divergens

P. acidilactici #enococcus

P. pentosaceus #. oeni

Streptococcus &eissella

S. bovis

S. salivarius

Subsp. Salivarius

Subsp. $hermophilus

$etragenococcus

%agococcus

@acteriile lactice care produc cantitati ec*imolare de lactat, dio(id decarbon si etanol din *e(oze sunt denumite *eterofermentative. 3oate bacteriile



din genurile Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus si %agococcus sunt*omofermentative precum si unii lactobacili. <eterofermentativii suntreprezentati de Leuconostoc, #enococcus, &eisella, !arnobacterium,

Lactosphaera si unii lactobacili. @acteriile *eterolactice sunt mai importantedecat cele *omolactice in ceea ce priveste compusii de aroma acetilalde*ida sidiacetilul. 4ig..

in punct de vedere al conditiilor de crestere, bacteriile lactice necesitaaminoacizi, vitamine ale grupului @, baze purinice si pirimidinice si de aceea pot fi utilizate pentru testarea prezentei acestor compusi. esi sunt bacterii

mezofile, unele pot creste la temperaturi mai mici de $ iar altele latemperaturi peste C$ . In ceea ce priveste p<, unele pot creste la valori maimici de #,; unitati, altele la p< mai mare de D,>, dar cele mai multe preferadomeniul de p< de C,0 – C,$. @acteriile lactice au o slaba activitate proteoliticasi lipolitica.



4ig....aile generale de producere a unor produsi de fermentatie dinglucoza. )'+ @acterii lactice *omofermentative% )@+ @acterii lactice*eterofermentative% )+ si )+ Propionbacterium% )+ Saccharomyces spp% )4+ 'cetobacter spp% )!+ 'cetobacter overo(idi)ers

4ig.....alea generala de producere de acetoina si diacetil din citrat de lactococisi Leuconostoc spp



FERMENTA/IA A"COO"IC0

4ermenta5ia alcoolic reprezint procesul anaerob prin care glucidelefermentescibile sunt metabolizate prin reac5ii de o(ido&reducere sub ac5iuneaec*ipamentului enzimatic al drojdiilor n alcool etilic i O; ca produi principali i

alcooli superiori, alde*ide i al5i compui ca produi secundari. cuatia fermentatieialcoolice este urmatoarea9

><:;O>H;'PH;PiS;<#&<;O< H;O;H;'3P

'gen5ii tipici ai fermenta5iei alcoolice sunt drojdiile genului Saccharomyces, care pot produce alcool etilic n concentra5ii mai mari de 8B. @acteriile pot de asemeneas fermenteze substraturile dulci, dar produc cantit5i mai mici de alcool i pe alte cimetabolice. intre acestea fac parte *ymomonas mobilis, Bacillus macerans,

!lostridium acetonoetilicus etc. =nele mucegaiuri produc fermenta5ia substraturilor dulci, cum sunt cele din familia Mucoraceae, 'spergillus ory)ae, Penicillium

glaucum i altele.

rojdiile care produc fermentarea substraturilor dulci se caracterizeaz prinurmtoarele propriet5i9

Puterea alcooligen1 care se refer la concentra5ia de alcool ce se poate producen mediile cu za*aruri, drojdiile de vin i spirt put6nd determina o acumulare dealcool de :>&:8 grade alcoolice, n timp ce speciile cu putere alcooligen slab suntin*ibate la o concentra5ie n alcool de C&>B. 'ceast proprietate este n str6nslegtur cu alcoolore%isten.a, care se refer la capacitatea drojdiei de a continuafermenta5ia la o concentra5ie de peste 8B alcool.

,ulfitore%isten.a reprezint proprietatea drojdiilor utilizate n industriafermentativ de a se adapta la concentra5ii de ;00&#00 mg -O;?litru.

Caacitatea de floculare si ul$erulenta reprezinta proprietati care sunt oconsecinta a structurii diferite a peretelui celular al drojdiilor dar si a modificariivalorilor de p< si potential redo( din timpul fermentatiei. rojdiile floculante



Principalele enzime implicate n secven5ele succesive ale acestui mecanismsunt9

&.n etapa de fosforilare i formare a trizofosfa5ilor9 he(okina)a, fosfoglucoi)omera)a,

fosfofructokina)a, aldola)a, .a.%

&.n etapa de de*idrogenare a alde*idei fosfoglicerice9 glicerofosfatdehidrogena)a,

fosfogliceratkina)a, .a.%

+ n etapa de producere a acidului piruvic9 glicerofosfatmuta)a, enola)a%

+ n etapa formrii alcoolului etilic9 alcooldehidrogena)a .

=n alt factor biologic care influen5eaz fermenta5ia alcoolic este spectrul defermentare a za*arurilor, fiecare tulpin de drojdie fiind capabil s fermenteze unnumr limitat de glucide. Nn general drojdiile din specia Saccharomyces cerevisiae potfermenta &glucoza, &manoza, &fructofuranoza, &galactoza, za*aroza, maltoza,rafinoza. iza*aridele, triza*aridele, poliza*aridele pot fi fermentate numai dup cesunt *idrolizate de enzimele drojdiilor sau de enzime adugate inten5ionat pentrudisponibilizarea substratului necesar fermenta5iei.

Factori fi%ico2c&imici

Como%i.ia mediului de fermentare9 diferitele componente ale mediului de cultur pot fi metabolizate n mod diferit n func5ie de substan5ele e(istente sau adugate.

Concentra.ia de %a&1r9 la concentra5ii de p6n la $&:;B concentra5ia de za*r influen5eaz direct propor5ional viteza de fermentare, la concentra5ii mai mari drojdiilesensibile fiind in*ibate. rojdiile utilizate n procesele industriale fermentative au oosmotoleran5 bun i de aceea suport concentra5ii relativ ridicate de za*aruri )nmustul de struguri za*rul poate ajunge la o concentra5ie de ;$B c6nd strugurii suntdulci+

Concentra.ia 3n alcool9 drojdiile slab rezistente la acest factor sunt in*ibate la C&>grade alcoolice, iar fermentarea este produs n aceste condi5ii de tulpinilealcoolorezistente.



42ul9 n func5ie de p<, fermenta5ia se desfoar n dou forme9 :+ fermenta5iealcoolic propriu&zis, la valori de #,$&$ unit5i de p< cand produii principali suntalcoolul etilic i O; i ;+ fermentare la p< alcalin, c6nd n afar de alcool etilic i O;

se formeaz n cantitate mare glicerol )p6n la #0B din za*arul fermentat+.

Temeratura9 fermenta5ia alcoolic poate avea loc ntre 0&#$ o. e e(emplu, nfunc5ie de procesul fermentativ, temperaturile optime sunt9 ;8&#0 o pentru drojdia despirt i de panifica5ie )Saccharomyces cerevisiae, >&:; o pentru drojdia de bere)Saccharomyces carlsbergensis i de :$&;0 o pentru drojdiile de vin )Saccharomyces

cerevisiae var. ellipsoideus+

Nn fermenta5ia alcoolic rezult o serie de produi secundari din diferite clase9& glicerolul se acumuleaz n mod normal n concentra5ii de #B i are rol beneficasupra catifelajului vinului n care se formeaz

& alde*idele dintre care cea mai important, alde*ida acetic, influen5eaz direct gustul produsului final

& acizii confer aciditatea vinului i pot fi acid acetic, formic, propionic, butiric, lactic,succinic.

FERMENTA/IA PROPIONIC04ermenta5ia propionic este un proces bioc*imic anaerob, prin care substratul

fermentescibil, acidul lactic, este transformat prin reac5ii enzimatice datorate enzimelor specifice bacteriilor propionice, n acid propionic, acid acetic i O;. @acteriile care produc fermenta5ia propionic apar5in genului Propionbacterium, dar i genurilor !lostridium i %eillonella.

#<#&<O<&OO<S;<#&<;&OO<H<#&OO<HO;H<;O

4ermenta5ia propionic are importan5 special n producerea br6nzeturilor maturate cu past tare i goluri interioare )tip -c*eitzer+, crora le imprim, n afaraincluziunilor alveolare, caracteristici organoleptice specifice i o valoare nutritivridicat. 3otodat, bacteriile propionice produc, la maturarea p6inii, o fermenta5ie



suplimentar, transform6nd acidul lactic n acid propionic i dio(id de carbon,mbunt5ind gustul i creterea n volum a p6inii.

Printre cele mai importante din punct de vedere al utilit5ii n domeniulagroalimentar, se amintesc9 Propionibacterium freudenreichii van -iels sinonim cu Bacterium acidi propionici, Propionbacterium shermanii, bacterii utile n sectoarele produselor lactate i de panifica5ie i Propionibacterium rubrum van -iels, bacterie ce

formeaz petele roii pe br6nzeturi,!lostridium propionicum

-eillonela

, .a., frimportan5 industrial.

4iziologic, bacteriile propionice pot folosi ca substrat de fermenta5ie diverse*e(oze )glucoz, lactoz, maltoz+, acizi organici )lactic, malic+, glicerin, iar ca sursede azot – peptone, peptide, aminoacizi. -unt bacterii mezofile, cu temperatura optimn jur de #0 o, ac5ion6nd n medii neutre, slab acide )p< optim >,$&7+. Ealori detemperatur de peste >0 o le inactiveaz, ca de altfel i concentra5ii de clorur desodiu mai mari de CB.

FERMENTA/IA MA"O2"ACTIC0

4ermenta5ia malo&lactic este un proces bioc*imic datorat microorganismelor, subac5iunea crora acidul malic, aflat n fructele necoapte, este transformat n acid lactic idio(id de carbon. Prin acest proces, aciditatea crescut a fructelor se reduce cu peste#0B, datorit faptului c o parte din acidul malic se transform n dio(id de carbon)0.##g O;?g acid malic+.

Agen.ii fermenta.iei malo2lactice( 'v6nd o deosebit importan5 n vinificareastrugurilor necop5i sau cu aciditate ridicat, aceast fermenta5ie este produs deunele bacterii lactice din genurile9 Lactobacillus, Leuconostoc i Pedicoccuscum sunt Bacterium gracile, Micrococcus malolacticus, M. multivora(, M.

variococcus, Streptococcus malolacticus, S. mucilaginosus vini, Pedicoccus

vini.

Mecanismul fermenta.iei malo2lactice



-ecven5ele succesive de transformare a acidului malic n acid lactic i dio(idde carbon sunt urmtoarele9

Acidul malic, n prezen5a difosfopiridin nucleotidei )P/+ i a ionilor de magneziu setransform, sub ac5iunea enzimei malat&de*idrogenaza n acid o(al&acetic%

Acidul o!al2acetic este decarbo(ilat n acid piruvic, agentul de reac5ie fiind enzimao(al&acetat decarbo(ilaza%

Acidul iru$ic este redus de lactatde*idrogenaza n acid lactic i dio(id de carbon.

Imortan.a fermenta.iei malo2lactice

Nn anii n care strugurii nu se coc suficient iar vinurile au o aciditate ridicat, prin reducerea acidit5ii datorit acestei fermenta5ii, vinurile devin mai catifelate i maiagreabile la gust. a principiu, se poate spune c o fermentare lactic dirijat prinselec5ionarea natural a unor bacterii lactice *eterofermentative va avea ca efectfavorizarea reducerii con5inutului de acid malic. 'ceasta este posibil prin9 tragereamai rapid a vinului de pe drojdie, agitarea mai energic a drojdiei, sulfitarea mustului,men5inerea temperaturii n domeniul optim al bacteriilor *eterofermentative, diluareamustului i suplimentarea concentra5iei de za*aruri, adugarea unui vin cu p< sub #,>mustului ce fermenteaz etc.

FERMENTA/IA B+TIRIC0

4ermenta5ia butiric reprezint un proces biologic anaerob prin care bacteriile butirice metabolizeaz diverse surse de carbon, n special *idrocarbona5i,transform6ndu&le n acid butiric i gaze & O ; si <;. Nn func5ie de specie i condi5ii defermentare se mai pot forma pe ci derivate de la fermenta5ia butiric propriu&zisadiveri solven5i9 butanol, propanol, etanol, aceton.

><:;O>H#'PH#PiS<#&<;&<;&OO<H;O;H;<;H#'3P

@acteriile butirice apar5in n marea lor majoritate, )cca. :00 de specii+ genului!lostridium din familia Bacillaceae, fiind raspandite in sol prin materii de dejectie.@acteriile butirice se gasesc n pm6nt, cereale, produse lactate, conserve, materiifecale etc., efectul prezen5ei lor fiind, n majoritatea cazurilor, nedorit. Produselor



agricole i alimentare le depreciaz calitatea )produc bombajul conservelor i balonarea t6rzie a br6nzeturilor, imprim un gust specific neplcut unor buturialcoolice etc.+.

Morfologic, bacteriile butirice se prezint sub form de bastonae caresporuleaz uor.

Nnainte de sporulare ele se mresc i iau forma de mciuc sau de fus, iar unelespecii formeaz n interiorul celulei, nainte de a sporula, o substan5 de rezerv,cunoscut sub numele de granuloz )asemntoare cu amidonul+, sintagma ce a stat laoriginea denumirii unor specii9 ranulobacter . @acteriile butirice se caracterizeaz prin capacitatea de formare a endosporilor deforman5i, av6nd dimensiuni mai maridec6t celula vegetativ n care au aprut. ndosporii sunt o form de rezisten5ndelungat n condi5ii de mediu foarte diferite, a crei distrugere nu se poate realizadec6t prin sterilizare ):;: o timp de C&:0 minute, n mediu cu vapori de ap+.@acteriile butirice sunt bacterii mezofile sau termofile i necesit un p< apropiat deneutru. =nele specii ale genului sunt patogene, ca de e(emplu !lostridium botulinum,!lostridium perfringens i altele.

@acteriile butirice au un ec*ipament enzimatic foarte diversificat, permi56ndu&le sfoloseasc ca mediu de dezvoltare substrate poliglucidice, proteice, pectine cumacromolecule comple(e, dar i compui c*imici mai simpli ca de e(emplu

monoglucide, acizi organici )lactic, propionic+, alcooli )glicerina+, compui cu azot etc.

Nn raport cu produsul finit al fermenta5iei, bacteriile butirice pot fi clasificatedup cum urmeaz9

:. @acterii butirice propriu&zise )za*arolitice+, din care c6teva specii sunt maiimportante9 !lostridium saccharobutiricum, !l . tyrobutiricum, !l . pasteurianus, !l .nigricans%

;. @acterii butirice productoare de solven5i ce metabolizeaz de asemenea compuii*idrocarbona5i, dar produc dup fermenta5ia butiric, alcool etilic, aceton, alcooli propilic, butilic, pentilic. in aceasta grupa fac parte !lostridium buthyricum, !l.

acetoaethylicum, Bacillus macerans%

#. @acterii peptonolitice, reprezent6nd o grup de bacterii de putrefac5ie, ce foloseteca substrat peptone, peptide, aminoacizi i al5i compui organici con5in6nd azot )dee(emplu ureea+, dintre care men5ionm9 !lostridium sporogenes, !l. hystoliticum, !l .



stiklandi )bacterii alterante ce produc bombarea conservelor+, !l . botulinum, !l . perfringens )agen5i ce produc to(ine grave pentru om i animale+.

C. @acterii productoare de acid propionic, cum este !. propionicum, care folosescalanina i treonina ca substrat pe care l fermenteaz la acid propionic i acid acetic.

$. @acterii productoare de acid acetic reprezentate de !l. aceticum.

4ermenta5ia butiric este folosit la fabricarea acidului butiric av6nd ca materie prim plmezi amidonoase za*arificate. Procesul se desf5oara la #$&C0 o, timp de 8&:0 zile, n prezen5 de carbonat de calciu.

e asemenea, bacteriile genului !lostridium pot produce fermenta5ii derivate de lafermenta5ia butiric, cu acumularea n mediu a unor solven5i ca acetona, alcool etilic, butanol, propanol.

FERMENTA/II O5IDATI-E 6AEROBE7

4ermenta5iile o(idative sunt reac5ii bioc*imice de natur enzimatic, prin care, n prezen5a o(igenului molecular din aer, substan5ele substratului sunt transformate nacizi organici.

-pre deosebire de respira5ia aerob, n care o(idarea substan5elor este complet)produc6ndu&se O;, ap i energie+, n fermenta5ia aerob o(idarea este limitat i seoprete la formarea unor produi intermediari )acizi+.

FERMENTA/IA ACETIC0

4ermenta5ia acetic este un proces aerob prin care substratul )alcoolul etilic+ esteo(idat n prezen5a o(igenului din aer, sub ac5iunea ec*ipamentului enzimatic al bacteriilor acetice, n acid acetic ca produs principal al fermenta5iei.



<#&<;&O<HO;S<#&OO<H<;O

Principalii agen5i ai acestei fermenta5ii sunt bacteriile acetice din genurile 'cetobacter i luconobacter , cuprinse n familia Pseudomonadaceae, ordinul Pseudomonadales. -unt bacterii strict aerobe, nesporulate i gram negative. 'cestea auform de bastonae, uneori cu capete rotunjite sau umflate, alteori uor curbate, care sedezvolt sub form de voal strlucitor, transparent i fragil la suprafa5a lic*idului. 'ltespecii ca '. (ylinum i '. (ilinoides formeaz un strat gelatinos de natur betaglucanic n vin o5etit sau o5et.

Nn cea mai mare parte, bacteriile acetice sunt mezofile, av6nd temperaturaoptim n jurul valorii de #0 o i produc fermenta5ia acetic ntr&un domeniu larg detemperaturi, ntre 0&#$ o. 'ceste bacterii sunt tolerante la acid, concentra5ii de p6n la; grade acetice activ6nd creterea celular. Ealoarea optim de p< este de $,$.

c*ipamentul enzimatic al bacteriilor acetice se caracterizeaz prin prezen5aunor de*idrogenaze foarte active localizate n sisteme membranare cuplate cu lan5ulcitocromic i enzime ale ciclului Grebs, care catalizeaz reac5ii de o(ido&reducere pentru o categorie nsemnat de compui.

@acteriile acetice utilizeaz ca surse de carbon alcoolul etilic pe care il transform nacid acetic i glucoza pe care o o(ideaz la acid gluconic. @acteriile din genul

'cetobacter pot o(ida i aceta5ii dup ce alcoolul etilic este consumat din mediu. asurse de azot pot utiliza srurile de amoniu, aminoacizii i peptidele. Pentru dezvoltare bacteriile acetice necesit prezen5a factorilor de cretere n mediu, cum sunt vitamineletiamina, niacina, acidul pantotenic.

up mediul n care se dezvolt, <annenberg i Aazar clasific bacteriile acetice n9

Bacterii acetice i%olate din l1me%i amidonoase )luconobacter subo(idans,

'cetobacter industrium+%

Bacterii acetice i%olate din bere ) 'cetobacter kut)ingianum, '. pasteurianum+%

Bacterii acetice i%olate din $in ) '. ascendens, '. teurianum+%

Bacterii acetice industriale ) Bacterium acetigenum+.

Mecanismul fermenta.iei acetice



'lcoolul etilic este o(idat la alde*id acetic n prezen5a alcool&de*idrogenazei. Prin legarea c*imic a unui mol de ap se formeaz acetalde*ida*idratat care n prezen5a alde*id& de*idrogenazei trece n acid acetic.

Principalul aspect practic legat de fermenta5ia acetic este ob5inerea o5etului dindiferite materii prime9 solu5ii alcoolice, vin, cidru, mal5, bere, orez. O5etul este folositla marinarea unor produse culinare i pentru conservarea legumelor i fructelor. easemenea, fermentarea boabelor de cacao, prin care acestea capt arom i altecaracteristici organoleptice specifice este de tip acetic. @acteriile acetice din specia '.

(ilinum pot fi folosite pentru ob5inerea de beta&glucani folosi5i la fabricarea demembrane filtrante pe baz de acetat de celuloz. Prin o(idarea sorbitolului se

formeaz A&sorboza, materie prim n sinteza acidului A&ascorbic )vitamina +.

O importan5 deosebit o prezint cunoaterea caracteristicilor microorganismelor acetice i a mecanismului fermenta5iei acetice pentru prevenirea icombaterea o5etirii vinului.

Nn vinurile slabe se dezvolt bacterii acetice )mai importante fiind9 'cetobacter

ascendens, '. orlenense, '. pasteurianus, '. vini acetati, '. (ylinoides, '. (ylinum +,care o(ideaz, treptat, alcoolul din vin. ondi5iile favorizante ale o5etirii vinurilor sunturmtoarele9 con5inut de alcool sub :;B, aciditate volatil peste :,C g?A )n cazulvinurilor albe+, respectiv :,7 g?A )la vinurile rosii+, accesul aerului, temperaturi

ambiante de :D – #8 o. O5etirea vinului poate fi prevenit, n acest scop folosindu&seacidul sulfuros liber, ca antiseptic. =n rol important n rsp6ndirea bacteriilor acetice lare musculi5a o5etului ) /rosophyla melanogaster.

FERMENTA/IA CITRIC0

4ermenta5ia citric este un proces o(idativ comple( prin care substratulglucidic )za*aroza+ este metabolizat la compui intermediari de o(idare cuacumulare n mediu a acidului citric ca produs principal.

4ermenta5ia citric este produs de tulpini selec5ionate de 'spergillus niger var.citricus, care produc activ citrat sintetaza. rojdia !andida oleophilla poate produce de asemenea acid citric, c6nd este cultivat n medii cu parafine.

Nn condi5ii normale, mucegaiurile nu acumuleaz acizi organici deoareceacetia sunt metaboliza5i n ciclul Grebs. Pentru fermenta5ia citric mediul cu



melas trebuie suplimentat cu ferocianur de potasiu pentru precipitareaurmelor de metale ca magneziu, fier, zinc, cupru. 'cidul citric se ob5ine princultivarea tulpinii de 'spergillus niger var citricus n suprafa5 pe medii cumelas tratat cu ferocianur de potasiu, la #0&#$ o, timp de >&8 zile. easemenea, acidul citric se poate ob5ine i n culturi submerse n bioreactoare cuaerare n scopul reducerii duratei de fermentare. 'cidul citric are largi utilizrin industria alimentar la fabricarea buturilor rcoritoare i a produselor za*aroase. ste un aditiv cu valoare de conservant, are propriet5i antio(idantei rol de anticoagulant al s6ngelui. Intr n compozi5ia pulberilor efervescente nindustria farmaceutic, iar citratul de sodiu poate nlocui fosfa5ii la fabricarea

detergen5ilor.

FERMENTA/IA F+MARIC0# ,+CCINIC0 8IMA"IC0

-ub ac5iunea unor micromicete din genurile Mucor, 'spergillus i hisopus,

glucidele se transform n acid succinic, acid fumaric i acid malic.

ac se cultiv Mucor solonifer pe un mediu glucidic sau de acid acetic, n prezen5acarbonatului de calciu, se ob5ine acid succinic i fumaric, cu un randament de aproape70B. 'cidul fumaric se transform treptat sub ac5iunea enzimei fumaraza n acidmalic.

FERMENTA/IA O5A"IC0

-ub ac5iunea diverselor ciuperci i bacterii, se ob5ine acidul o(alic din

substan5e foarte diferite, cum sunt9 glucidele, glicerina, peptonele, acizii )citric,succinic, malic tartric, acetic+, alcooli, etc. 'cidul o(alic se formeaz n cantitate maimare din za*r, sub ac5iunea mucegaiului Sterigmatocytis nigra, n prezen5a srurilor de fier. ac fierul lipsete, n loc de acid o(alic se ob5ine acidul citric. Pentru caacidul o(alic s se formeze n cantitate mai mare, este necesar ca n mediul de culturs se introduc substan5e alcaline, capabile s neutralizeze acidul o(alic format.



BIO,INTE9A METABO"ITI"OR MICROBIENI

,emnifica.ia biologic1 a metaboli.ilor rimari :i secundari

a rezultat al activit5ii lor metabolice, microorganismele sintetizeazmai multe categorii de produi care includ, pe l6ng constituen5ii structurali aicelulei, enzime intra& i e(tracelulare, compui de rezerv energetic )glicogen, poli&beta&*idro(ibutirat+, produi finali de metabolism, crora li se adaug oserie de compui cu importan5 practic incluz6nd metaboli5i primari, metaboli5isecundari i produi de bioconversie )bioderiva5i+.

Metaboli.ii rimari

Metabolismul primar este identic la toate organismele vii i estereprezentat de mai multe ci metabolice mediate de enzime, prin care celula

produce energie, intermediari i precursori de biosintez care sunt apoitransforma5i n macromolecule specifice celulei. Metaboli.ii rimari suntreprezenta5i de compui care au legtur cu sintezele din celula microbian nfaza de cretere. 'cetia includ aminoacizi, nucleotide i produi finali defermenta5ie ca alcoolul etilic i acizii organici. e asemenea, microorganismelesintetizeaz ca metaboli5i primari o serie de enzime de uz industrial, cel maiadesea e(oenzime, n timpul creterii. Metaboli5ii primari sunt sintetiza5i n fazade cretere e(ponen5ial a celulelor )trofofaza+, ca rezultat al metabolismuluio(idativ sau fermentativ.

Metaboli.ii secundariPe l6ng metaboli5ii primari, cu rol major n men5inerea viabilit5ii

microorganismului )proteine, *idra5i de carbon i grsimi+, sunt sintetiza5i i oserie de compui care includ terpene, steroizi, antociani, antrac*inone, fenoli i



polifenoli, care apar5in aa numitului metabolism secundar. Metaboli5iisecundari se acumuleaz de obicei n perioada de limitare a nutrien5ilor sau deacumulare a deeurilor celulare, care urmeaz fazei de cretere. 'ceti compuinu au legtur cu sinteza materiei organice celulare i cu creterea, cei maimul5i fiind antibiotice i micoto(ine. Metaboli.ii secundari sunt prezen5inumai la anumite specii i pot fi identifica5i numai ntr&un anumit stadiu alcreterii i dezvoltrii n cadrul unei specii, sau pot fi activa5i numai pe parcursul perioadelor de stres, cauzate de e(emplu de srcirea nutrien5ilor.-inteza lor pare fr semnifica5ie direct pentru celula sintetizatoare, dar poatefi decisiv pentru dezvoltarea i func5ionarea microorganismului ca ntreg. u

toate c sinteza lor nu constituie o parte indispensabil a programului e(presieigenice i dezvoltrii, aceti metaboli5i nu reprezint simpli produi catabolici,deoarece au o structur foarte diversificat i pot fi adesea reinclui n proceselemetabolice. Metabolitii secundari apar5in unor clase numeroase de compuiorganici9 glucide aminate, c*inone, cumarine, alcaloizi, deriva5i indolici,glicozide, lactone, macrolide, naftalene, nucleozide, terpenoizi i tetracicline.Mul5i metaboli5i secundari au aplica5ii practice, fiind utiliza5i antibioticele,unele to(ine, pigmentii microbieni, biostimulatorii pentru creterea plantelor.'deseori metaboli5ii secundari formeaz un amestec de produi cu structurasementoare apar5in6nd aceleiai familii de substan5e c*imice. Streptomyces griseus produce, de e(emplu, C0 de antibiotice.

-emnifica5ia producerii metaboli5ilor secundari )antibiotice, micoto(ine, pigmen5i+ n func5ionarea celular este nc neclar. u toate acestea, esteunanim acceptat c, dei necunoscut nc, func5ia lor n organismul respectiv,trebuie s e(iste. 'sa este de e(emplu produc5ia de pigment la bacteria Pseudomonas fluorescens. Nn anumite condi5ii bacteria produce cantit5i ridicatede pigment galben & verde fluorescent. P6n de cur6nd rolul lui fiziologic nu eracunoscut, apoi s&a demonstrat c acest compus are proprietatea de c*elare afierului% deci este nevoie de el atunci c6nd celula respectiv evolueaz n mediicu disponibilitate sczut n fier, iar pigmentul re5ine c*iar i urmele de fier pentru a favoriza creterea.

elimitarea ntre metabolismul primar i secundar este incert, ntruc6t

mul5i dintre intermediarii metabolismului primar ndeplinesc roluri similare in cadrul metabolismului secundar. 'stfel, unii aminoacizi sunt n mod certmetaboli5i secundari, n timp ce sterolii sunt compui structurali esen5iali aimultor microorganisme i n consecin5 trebuie considera5i metaboli5i primari.-uprapunerea rolurilor multor compui asigur o interrela5ie str6ns ntre



metabolismul primar i secundar, iar interpretarea delimitrii dintre aceste procese trebuie fcut cu pruden5.

4ig. 8.: -inteza metaboli5ilor primari i secundari n faza e(ponen5ial i sta5ionar decretere

Aa modul general metabolismul primar este acelai n toate celulele, pec6nd cel secundar este n func5ie de tipul de celul. e obicei este uor declasificat un metabolit celular ca primar sau secundar% totui, deoarece reac5iileintracelulare sunt puternic interconectate, n anumite cazuri clasificarea nu maieste evident. ei se enun5 n principiu ideea c metaboli5ii primari se

formeaz n cone(iune cu creterea celular, totui acidul lactic, acceptat lamodul general ca metabolit primar, este produs de bacteriile lactice n condi5iicaracterizate prin absen5a creterii. 'ceast situa5ie este valabil i pentru mul5ial5i metaboli5i primari )de obicei n cone(iune cu nevoia de a produce energiede men5inere celular+.



e aceea metaboli5ii primari pot fi defini5i ca bioprodui forma5i n reac5iinecesare pentru creterea celular, iar metaboli5ii secundari sunt sintetiza5i prinreac5ii sau ci metabolice care nu sunt esen5iale pentru cretere.

Nn tabelul 8.: este prezentat lista unor metaboli5i primari i secundaride interes economic.

3abel 8.: Metaboli5i primari i secundari de interes economic

Metabolit MicroorganismProduse industriale

tanol )din glucoz+

tanol )din lactoz+

'ceton i butanol

;,# butandiol

nzime

Saccharomyces cerevisiae

0luyveromyces fragilis

!lostridium acetobutylicum

"nterobacter, Serratia

'spergillus, Bacillus, Mucor, $richoderma

Produse agricole

!iberelline iberella fu1ikuroi

Aditi$i alimentari

'minoacizi )lizin+

'cizi organici )acid citric+

/ucleotide

Eitamine

Poliza*aride

!orynebacterium glutamicum

'spergillus niger

!orynebacterium glutamicum

'shbya, Blakeslea

2anthomonas

Produse medicale

'ntibiotice Penicillium, Streptomyces, Bacillus



'lcaloizi

Inulina, *ormoni de cretere, somatostatina, interferon

!laviceps purpurea

"scherichia coli, Saccharomyces cerevisiae ob5inute pringinerie genetic

Biocombustibili

<idrogen

Metan

tanol

Microorganisme fotosintezante

Metanobacterium

*ymomonas

Nn sinteza antibioticelor i a altor metaboli5i secundari natura iconcentra5ia nutrientului limitant joac un rol important. oncentra5iile ridicatede glucoz, amoniac )ca i alte surse de azot uor utilizabile+ i fosfat au fostdescrise ca factori ce reprim sinteza diferitelor antibiotice. e aceea, pentru producerea antibioticelor sunt utilizate frecvent o serie de glucide i mai pu5inglucoza mpreun cu surse insolubile de azot )e(tract ? *idrolizat de soia+. Pesteanumite concentra5ii, un factor c*eie de represie este i concentra5ia de fosfate(tracelular, care reprim sinteza enzimelor implicate n formareaantibioticelor. Nn cultura discontinu formarea antibioticelor debuteaz de obiceila sf6ritul fazei e(ponen5iale, c6nd viteza de cretere a culturii este n declin,aceasta ntruc6t n zona vitezei ma(ime de cretere T ma(, dezvoltarea culturiieste virtual fr restric5ii i toate reac5iile metabolismului primar se produc la ovitez ridicat n detrimentul reac5iilor metabolismului secundar.

Nn general produc5ia oricrui metabolit este influen5at de urmtorii factori demediu9

& condi5iile de cretere

& natura sursei de carbon%

& natura i concentra5ia nutrientului limitant de cretere%

& controlul metabolismului de consum al sursei de carbon%

& permeabilitatea membranei celulare n raport cu dimensiunea bioproduilor%



& tipul de microorganism )ceea ce nseamn ci generale ? ci specificemetabolice+.

=n grup important de bioprodui industriali de ultim genera5ie esteconstituit de proteinele recombinante produse n urma modificrilor celulelor prin te*nici '/ recombinant. eoarece proteinele recombinante nu sunt nmod necesar implicate n func5ionarea i metabolismul celular de baz, acestgrup de produse ar putea fi considerate ca metaboli5i secundari.

Poli%a&aride microbieneIn preparatele alimentare poliza*aridele sunt utilizate ca stabilizatori si

pentru a conferi o anumita te(tura. Multe din aceste poliza*aride sunt de originevegetala, unele sunt obtinute din microorganisme. Mai multe tulpini de bacteriilactice ca Streptococcus thermophilus, Lab. rhamnosus, Lab. helveticus, Lab.casei si Lactococcus lactis produc diferite tipuri de e(opoliza*aride care continunitati de glucoza, galactoza, ramnoza, manoza si alti carbo*idrati. =nele dinaceste tulpini sunt utilizate la obtinerea produselor lactate fermentate cuconsistenta si te(tura imbunatatite )in iaurt si lapte batut+, pentru mentinerea

umiditatii in branzeturile cu continut scazut de grasime si procent mare de apa)mozzarella+. e(tranul, produs de Leuconostoc mesenteroides crescut peza*aroza este folosit ca stabilizator in ing*etata si produse de cofetarie. !uma(antan produsa de 2anthomonas campestris este de asemenea utilizata castabilizator. Prin introducerea in aceasta bacterie a genei enzimei care*idrolizeaza lactoza, specia poate fi crescuta cu costuri mici pe medii cu zer.

Aci%i organiciProductia de acid lactic )de bacteriile lactice+, acid propionic )de

bacteriile propionice+ si acid acetic )de bacteriile acetice+ si utilizarile lor aufost prezentate anterior. In afara de acesti acizi, in industria alimentara mai sunt

utilizati si alti acizi si sarurile lor pentru imbunatatirea gustului, aromei site(turii si pentru mentinerea in timp a proprietatilor alimentului. 'cidulascorbic produs de unele drojdii este adaugat ca supliment de vitamina , caagent reducator pentru pastrarea culorii )pentru prevenirea pierderii culorii prino(idare+, ca agent antibacterian. 'cidul citric este folosit pentru imbunatatirea



gustului si te(turii )in bauturile racoritoare+ si pentru stabilizarea culorii, avandtotodata si proprietati antibacteriene. 'cidul citric este produs de tulpini de 'spergillus niger .

Conser$antielulele bacteriilor lactice, acizii organici produsi de unele bacterii,

bacteriocinele si alti compusi pot fi utilizati pentru controlul bacteriilor patogene si de alterare din alimente.

En%ime microbiene utili%ate in rocesarea alimentelor

nzimele microbiene sunt produse pe scara larga si in cantitatiapreciabile datorita avantajelor pe care le au fata de sursele vegetale si animaledin care s&ar putea e(trage. nzimele microbiene sunt obtinute la preturi reduse,in timp scurt si se pot valorifica diferite deseuri si subproduse pentru preparareamediilor de cultura.

-tudiul enzimelor industriale si al utilizarii acestora este denumitte*nologia enzimelor. 'vantajele si dezavantajele utilizarii enzimelor sunt inlegatura directa cu proprietatile lor.A$anta;e De%a$anta;e'u actiune specifica si nu produc compusi

nedoriti

-unt sensibile la actiunea factorilor fizici

c*imici din mediu-unt biodegradabile si gradul de poluare esteredus

-unt usor denaturate si sensibile ltemperatura, factori c*imici si variatii de p<

'ctioneaza in conditii normale de temperatura, presiune si p<, deci procesele enzimatice au pret scazut

-ubstratul nu trebuie sa fie contaminat cu altsubstante care ar putea in*iba reactia

Microorganismele sunt cele mai comune surse de enzime pentru industriaalimentara. Microorganismele produc enzime in interiorul celulei )enzime

intracelulare+ sau pot secreta enzime care actioneaza la e(terior )enzimee(tracelulare+. Pentru biosinteza enzimelor, microorganismele sunt cultivate in bioreactoare in conditii controlate pentru o productie ma(ima, utilizand mediide cultura ieftine.



Pentru biosinteza enzimelor, ca si in cazul altor metaboliti,microorganismele au anumite cerinte9

& O(igenul este necesar in majoritatea cazurilor pentru respiratiamicroorganismelor aerobe% in cazul microorganismelor anaerobeo(igenul trebuie sa lipseasca%

& O sursa de carbon reprezentata cel mai adesea de carbo*idrati%

& O sursa de azot )ionul amoniu sau ureea sunt surse ieftine de azot+& -aruri minerale, factori de crestere, inductori ai sintezei enzimelor Inocularea mediului de cultura din vasele de cultura trebuie sa se faca din

cultura pura si in proportia optima iar pe parcursul biosintezei cresterea



microorganismelor trebuie sa se desfasoare in conditii aseptice, faracontaminare e(terna.

Izolarea enzimelor din mediul de cultura se face in mod diferit, in functie detipul enzimelor e(tra sau intracelulare.

nzimele e(tracelulare sunt secretate la e(teriorul celulei, iar e(tractia si purificarea lor este relativ ieftina si mai usoara.

Pentru izolarea enzimelor intracelulare microorganismele trebuieseparate din mediul de cultura prin filtrare sau centrifugare si apoi invelisulcelular este dezintegrat. upa separarea prin centrifugare a fragmentelor celulare, enzima poate fi precipitata cu saruri sau solventi organici si, daca este

cazul, purificata. e obicei procesul de obtinere a enzimelor intracelulare estemai complicat si cu costuri ridicate.

nzime intracelulare nzime e(tracelulareificil de izolat =sor de izolatelulele trebuie sparte pentru eliberareaenzimei

nzimele sunt secretate in mediul e(tern di jurul celulelor

nzima trebuie separata de debriurile celulare,alte enzime si compusi c*imici

nzima este secretata adesea singura saalaturi de cantitati mici de alte enzime

nzima este stabila cel mai adesea in conditii

asemanatoare interiorului celulei

nzima mai stabila

Procesul de purificare este dificil?costuriridicate

Procesul de purificare este mai simplu?costuscazute

in cele $ clase de enzime, # sunt utilizate preponderent in industriaalimentara9 *idrolazele )*idrolizeaza &, &O, &/ etc+, izomerazele)izomerizare si racemizare+ si o(idoreductazele )o(igenare si *idrogenare+.

nzime lasa

-ursa -ubstrat 4unctie?=tilizare

'lfa&'milaze < @acterii,

mucegaiuri

'midon Producere de de(trine% industr

berii, panificatie!lucoamilaze < Mucegaiuri e(trine Producere de glucoza dide(trine

atalaza O" Mucegaiuri <;O; liminarea <;O;% lapte oulic*ide



elulaze < Mucegaiuri eluloza <idroliza celulozei% producerde etanol, e(tractia sucului

<emicelulaze < @acterii,mucegaiuri

<emiceluloza

Aimpezirea sucurilor

Invertaza < rojdii Fa*aroza Producerea za*arului invertitAipaze < @acterii,

mucegaiuriAipide Maturarea branzeturilor

Proteinaze < @acterii,mucegaiuri

Proteine 4ragezirea carnii, producerea maturarea branzeturilor

Pectinaze < @acterii,mucegaiuri

Pectina Aimpezirea vinului, e(tractia limpezirea sucului de fructe

Aactaza < rojdii,mucegaiuri

Aactoza Obtinerea glucozei si galactozdin zer% lapte cu continut scazude lactoza

&!lucozo(idaza O" Mucegaiuri &!lucoza 'roma si culoarea oualolic*ide, a sucurilor

&!lucozizomeraza

I @acterii !lucoza Izomerizarea glucozei fructoza, izosirop

<, *idrolaze, I, izomeraze, O", o(idoreductaze

<2Amila%a# =2Amila%a# *lucoamila%aNn *idroliza amidonului intervin trei enzime9 alfa2amila%a# beta2

amila%a :i glucoamila%a. 'lfa&amilaza taie moleculele de amidon n interior ieste deci o endo&enzim. a *idrolizeaz la nt6mplare legturile alfa&:,C dar nui legturile alfa :,> i determin scderea rapid a v6scozit5ii, fiind numitenzim de lic*efiere. @eta amilaza este o e(o&enzim i ac5ioneaz de la captul

nereducator al moleculei de amidon, eliber6nd maltoza, se numete enzim deza*arificare. /u *idrolizeaz legturile :,> din amilopectin i clivajul seoprete la ;&# unit5i de glucoz de la punctul de ramificare, rezult6nd ostructur numit de!trin1 limit1. !lucoamilaza )amiloglucozidaza+ poate*idroliza ambele legaturi :,C i :,>. 4unc5ia alimentar a acestor enzime este



furnizarea de za*aruri pentru fermenta5ie, brunificarea nonenzimatica, dar ialterarea te(turii alimentelor.

Catala%aAaptele proaspat si ouale lic*ide pot fi conservate cu < ;O; inainte de

pasteurizare, insa <;O; trebuie descompusa prin adaugare de catalaza inainte detratamentul termic al produselor.

Celula%e# &emicelula%e si ectina%e

atorita capacitatii acestor enzime de a *idroliza substraturile respectivese folosesc la e(tractia sucului de citrice pentru cresterea randamentului precumsi la limpezirea sucurilor.

In$erta%a



Invertaza poate fi folosita pentru *idroliza za*arozei si obtinereaza*arului invertit )amestec de glucoza si fructoza+ pentru cresterea gradului dedulce. e asemenea este folosita la obtinerea ciocolatei.

"acta%aFerul contine cantitati importante de lactoza, care poate fi concentrata si

tratata cu lactaza pentru producerea de glucoza si galactoza. Poate fi folosita laobtinerea de alcool.

"ia%ePot fi utilizate pentru accelerarea formarii aromei in branzeturi

impreuna cu unele proteaze.Protea%eiferite proteaze sunt utilizate la fragezirea carnii, e(tractia unor

proteine din peste, separarea si *idroliza cazeinei )renina+, formarea aromei in branza, reducerea peptidelor amare din branza )peptidaze specifice+.

En%ime imobili%atenzimele sunt biocatalizatori si pot fi reciclate. O enzima poate fi

utilizata o singura data cand este adaugata substratului in forma lic*ida sausolida. In cazul in care moleculele de enzima sunt atasate la o suprafata solida)imobilizate+, enzima poate fi e(pusa in mod repetat unui substrat specific.

'ceasta reprezinta un avantaj economic, in special daca pretul enzimei esteridicat. nzimele pot fi imobilizate prin cateva metode fizice, mecanice,c*imice. 3e*nicile de imobilizare pot fi de C tipuri9



'dsorbtia pe suport solid'ceasta te*nica se bazeaza pe afinitatea unui suport la moleculele

enzimei si implica adaugarea unei solutii de enzima la acest suport )de e(empluo rasina sc*imbatoare de ioni+ si indepartarea prin spalare a moleculelor enzimei ramase neatasate. 'cest tip de legatura este foarte slaba, iar moleculele pot fi desorbite si inlaturate.

Aegarea covalentaMoleculele enzimei sunt legate covalent la o suprafata solida )ca de

e(emplu o ceramica poroasa+ printr&un agent c*imic, fiind totodata accesibilemoleculelor de substrat. 'ceste enzime sunt mai stabile.

ntrapareaMoleculele de enzima sunt incluse intr&un gel polimeric )de e(emplu

alginat+, care prezinta desc*ideri pentru moleculele substratului care vine incontact cu centrul catalitic. In aceasta metoda enzima trebuie adaugata inmonomer inainte de polimerizare.

4ormarea de reteleInretelarea se obtine prin realizarea de legaturi c*imice intre moleculele

de enzima pentru a forma agregate mari insolubile, un sistem foarte stabil.



Imobilizarea enzimelor poate fi utilizata selectiv, deoarece are si uneledezavantaje. Imobilizarea poate reduce activitatea enzimei. 'ccesul moleculelor de substrat nu este pe deplin liber si de aceea metoda nu poate fi aplicata dacasubstratul are molecule mari. e e(emplu, alfa amilaza nu poate fi utilizata instare imobilizata deoarece amidonul are molecule cu masa moleculara mare.!lucozizomeraza poate fi imobilizata avand in vedere dimensiunile mici alesubstratului sau, moleculele de glucoza. e asemenea, materialul suport poate ficontaminat cu microorganisme care sunt dificil de indepartat si constituie osursa de contaminare a alimentului. In unele situatii suportul contine substantenesigure pentru alimentatie si necesita aprobarea agentiilor de reglementare. In

mod curent se folosesc in stare imobilizata glucozizomeraza, beta&galactozidazasi aminoacilaza.

elulele microbiene pot fi de asemenea imobilizate prin metodeasemanatoare si utilizate in producerea unor ingrediente alimentare si a unor bauturi. 'sa de e(emplu este 'spergillus niger folosit pentru sinteza de acidcitric si acid gluconic, -acc*aromKces cerevisiae pentru bauturile alcoolice siunele specii de Aactobacillus pentru obtinerea de acid lactic.

En%ime termostabileenumirea de enzime termostabile este utilizata in general pentru acele

enzime care pot cataliza reactii la temperaturi mai mari de >0 , ceea ce

reprezinta unele avantaje intr&un proces.& Eiteza reactiei enzimatice se dubleaza cu fiecare crestere de :0 a

temperaturii% in acest mod creste viteza de obtinere a produsului iar cantitatea de enzima poate fi redusa%

& Aa temperaturi crescute, cand enzima este utilizata timp indelungat )cain cazul enzimelor imobilizate+, problemele datorate contaminarii sicresterii microorganismelor sunt reduse.

Aa temperaturi ridicate enzimele sunt denaturate din cauza alterariistructurii lor tridimensionale. Prin cateva metode cum ar fi unele metodec*imice si de recombinare genetica se poate creste termostabilitatea unei

enzime. 3ransferul genei responsabile de aceasta proprietate de la unmicroorganism neutilizabil pentru industria alimentara la unul convenabil se poate face prin intermediul unui vector de clonare. O alta metoda maicomplicata implica determinarea secventei de aminoacizi si a structuriitridimensionale a enzimei prin modelare computerizata pentru identificarea



aminoacizilor de suprafata sau din interior. =rmatorul pas consta in modificareaunor aminoacizi de suprafata pentru cresterea numarului de legaturi ionice saude *idrogen )prin te*nici de mutageneza asupra '/+.

En%ime entru tratarea deseurilor din industria alimentaraIndustria alimentara genereaza mari cantitati de deseuri lic*ide si solide.

liminarea acestor deseuri se poate face prin diferite metode fizice, c*imice sau biologice. Metodele biologice includ digestia anaeroba si producerea de -P)single cell protein+. in cauza restrictiilor din ce in ce mai mari in ceea ce priveste eliminarea deseurilor, sunt din ce in ce mai multe studii pentru

utilizarea enzimelor pentru tratarea deseurilor si transformarea acestora in produse valoroase, cu costuri minime.

=nele din aceste enzime utilizate in tratarea deseurilor alimentare sunt poliza*aridazele )celulaze, pectinaze, *emicelulaze, c*itinaze si amilaze+,lactaza si proteinazele. 3ratamentul fructelor cu celulaza si pectinaza cresterandamentul de obtinere a sucului si imbunatateste procesul de separare asolidelor din suc. Materiile solide pot fi folosite ca *rana pentru animale.*itinaza este utilizata pentru depolimerizarea invelisului crustaceelor, iar produsul obtinut reprezinta o materie prima pentru obtinerea de biomasa proteica. 'milazele sunt folosite la tratarea deseurilor cu continut de amidon pentru obtinerea de sirop de glucoza care poate fi fermentat la etanol de drojdii.

Aactoza din zer este tratata cu lactaza )beta&galactozidaza+ pentru a produceglucoza si galactoza care pot fi fermentate la alcool sau pot constitui sursa decarbon pentru drojdia de panificatie. Proteazele sunt utilizate pentru tratareaapelor rezultate din procesarea pestelui si carnii.

procese de fermentatie

Documents