STUDII ASUPRA METODELOR DE

DESHIDRATARE ȘI LIOFILIZARE A

CULTURILOR STARTER UTILIZATE ÎN

INDURTRIA AGROALIMENTARĂ

CUPRINS

CAPITOLUL PAGINA

1.Culturile Starter………………………………………………………………………….

1.2.Utilizarile culturilor starer la fermentarea produselor vegetale……………………..

1.3 Culturi starter de bacterii lactice………………………………………………………..

1.4 .Culturi starter utilizate la obtinerea produselor fermentate din lapte…………………..

2.Culturi starter de bacteria lactice utilizate in Romania …………………………………….

3.Mucegaiuri starter ………………………………………………………………………………

4.Controlul culturilor starter de bacterii lactice………………………………………………

5.Culturi concentrate de microorganisme …………………………………………………..

5.1.Tehnologia de obtinere a culturilor starter concentrate…………………………………

5.2.Culturi starter utilizate in industria preparatelor de carne…………………………….

6.Metode de deshidratare sub vid si liofilizarea culturilor starter in industria agro-

alimentara……………………………………………………………………………………….

7.Bibliografie……………………………………………………………………………………

1

1. CULTURILE STARTER

Culturile starter sunt definite ca acele culturi care se obţin plecand de la o cultura pura care prin trecere prin culturi intermediare (pasaje ) devin apte de a fi folosite pentru producţia unor alimente fermentate .Culturile starter pot fi formate numai dintr-un singur microorganism sau din mai multe organisme.

Culturile starter de microorganisme sunt utilizate in vederea:

-dirijarii unor procese biochimice prin care se asigura produsului un anumit grad de inocuitate (inclusiv capacitatea de conservare);

-asigurarii unor insuşiri senzoriale;

-asigurarii ,in unele cazuri,şi a unor insuşiri nutritive .

La folosirea culturilor starter in industria alimentara trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele:

-Sa conţina un anumit numar de microorganisme viabile (g/ml) şi un numar cat mai redus de germeni nedoriti;

-Produşii metabolici ,primari si secundari,sa nu prezinte pericol pentru sanatatea oamenilor;

-sa nu conţina şi sa nu produca antibiotic care se utilizeaza in scop terapeutic la oameni;

-sa aiba o anumite activitati specifice:de producere a acidului lactic,de reducere a azotului etc.

-microorganismele existente in cultura sa fie declarate cu numele stiintific intreg;

-speciile (susele) noi care se introduc in producţie,trebuie sa fie inregistrate la MS şi sa fie depozitate in colecţii cu nomenclator;inainte de utilizare in producţie sa fie testate din punct de vedere al inocuitaţii in conformitate cu legislaţia in vigoare;

-suşele declarate a fi sigure trebuie controlate la intervale regulate de catre institute specializate,in ceea ce priveşte puritatea lor;

Toate cele menţionate trebuie sa se constituie ca o obligativitate absoluta deoarece:

-culturile starter se pot consuma in stare vie,odata cu produsul alimentar,aşa cum este cazul produselor lactate acide,branzeturilor,salamurilor si carnaţilor cruzi,a unor sortimente de bere, a unor produse vegetale:varza murata, castraveţi muraţi, gogonele murate , masline verzi;

2

-culturile starter se pot consuma dupa distrugerea lor ,ramanand in produsul alimentar atat ele cat si produşii lor de metabolism,asa cum este cazul branzei proaspete de vaci si a iaurtului care au fost pasteurizate,branzeturilor topite ,produselor de panificatie etc;

-produşii de metabolism ai culturilor starter se consuma odata cu produsele alimentare ,insa microorganismele sunt eliminate in cea mai mare parte ,asa cum este cazul berii,vinului,alcoolului otetului,acidului citric,acidului lactic etc.

Importanţi pentru industria alimentara sunt:-Streptococii mezofili:S treptococcus lactis (Lactococcus lactis subsp. Lactis),Str.cremoris(Lactococcus lactis subs.cremoris),Str.diacetilactis(Lactococcus lactis subs.diacetilactis).Streptococii termofili:Str.thermophilus.-urmatoarele activitaţi:

Activitate fermentativa:fermenteaza lactoza si glucoza;-Activitate proteolitica;

-Produc diacetil si acetoina din acid citric (in principal Str.diacetilactis).

1.2. UTILIZAREA CULTURILOR STARTER LA FERMENTAREA PRODUSELOR VEGETALE

Culturile starter pot fi utilizate pentru demararea fermentaţiei cu scopul de a impiedica dezvoltarea bacteriilor de contaminare ce pot produce substanţe nedorite.Criterii de selecţie pentru bacteriile lactice :dezvoltare rapida si predominant la temperature ambianta din zona geografica de producţie;conversia totala a zaharurilor la acid lactic,producere rapida de acid lactic şi productie redusa de co2;rezistenţa la bacteriofagi. Limitarea folosirii culturilor starter la nivel industrial se datoreaza urmatoarelor cauze:microflora naturala,bine dirijata prin concentraţia de NaCl realizeaza o lactofermentaţie buna;saramura folosita la fermentatie poate fi folosita ca inocul pentru o noua şarja,nu s-a realizat pana in prezent o cultura starter de bacterii lactice care sa satisfaca procesul industrial;recipientele de fermentare folosite in prezent nu sunt adecvate unui proces anaerob.

1.3. CULTURI STARTER DE BACTERII LACTICE

Culturile starter de bacterii lactice sunt folosite in diferite domenii:industria laptelui ,carnii ,produselor vegetale murate ,industria vinului,industria panificaţiei ,industria sucurilor de fructe si legume fermentate etc.

3

Folosirea culturilor starter de bacterii lactice asigura produselor alimentare in care se introduce un anumit grad de inocuitate.Aceasta asigurare este realizata deoarece bacteriile lactice produc:acizi organici,in principal acid lactic ,dar si acid acetic ,alcool,co2,substanţe bacteriocine eliberate in mediul de cultura peroxizi organic(H2O2).

In plus,bacteriile lactice intra competiţie cu microorganismele patogene si cele de alterare in ceea ce priveşte consumul de substante nutritive,iar datorita şi acidifierii mediului,consecinţa a acumularii acizilor organici,bacteriile patogene şi de alterare sunt inhibate in dezvoltarea lor.Dintre bacterii bacteriile botulinum etc.Datorita aciditaţii se inhiba şi dezvoltarea cu activitate proteolitica şi decarboxilazica,deci se formeaza cantitaţi mai reduse de amine biogene ,iar in cazul carnurilor sarate in prezenta de azotiţi,datorita aciditaii se favorizeaza descompunerea mai completa a azotiţilor ,deci scade producţia de nitrozamine ,mai ales la produsele care se supun coacerii si prajirii. Culturile starter de bacterii lactice folosite ca atare sau sub forma de produse lactate dietetice acide sunt benefice pentru sanatatea oamenilor deoarece: -aciditatea lacticã favorizeaza acţiunea pepsinei ce produce hidroliza proteinelor ,respectiv coagularea cazeinei laptelui care este in continuare degradatã de tripsina pancreatica;-aciditatea mediului intestinal blocheaza dezvoltarea microflorei cu activitate patogenã si favorizeaz implantarea bifidobacteriilor cu consecinţe pozitive pentru organismul uman.

1.4. CULTURI STARTER UTILIZATE LA OBŢINEREA PRODUSELOR FERMENTATE DIN LAPTE

Culturile de microorganisme starter se folosesc sub forma de monoculturi sau culturi mixte şi aparţin grupelor:bacterii lactice ,bacterii propionice,bacterii corineforme (alcalinizante ),bifidobacterii ,mucegaiuri.

BACTERIILE LACTICE Au fost utilizate in practica industriala din 1930 la inducerea fermentatiei lactice.Principalele calitati ale bacteriilor lactice sunt:1.Proprietaţi antimicrobiene /inhibitoare :produc acidului lactic ce conduce la scaderea ph-ului mediului,unele produc si acid acetic(Leuconostoc);produc antibiotic şi bacteriocine (diacetilul,nisina).2.Efecte favorabile asupra organismului uman :longevitate ,previne cancerul de colon,arteroscleroza ,bolile de inima,disfuncţii intestinale,aport nutritiv (sursa de vitamine :A,B2,Beta-caroten ,acid folic,niacina,biotina ).3.Formarea de substanţe aromatice:produse secundare ale fermentaţiei lactice (co2,acid acetic,alcool etilic,acid propionic,diacetil,aldehidã acetica) sau produse rezultate din hidroliza enzimatica a proteinelor din lapte (peptide ,aminoacizi),etc Microorganisme producatoare de arome:Lactococcus lactis ssp.lactis p.cremoris,Leuconostoc mesenteroides ssp .cremoris.

4

2. CULTURI STARTER DE BACTERII LACTICE FOLOSITE IN ROMANIA

1.Bacterii lactice mezofile:Lactococcus lactis ssp.cremoris,Leuconostoc mesenteroides s 2.Bacterii lactice termofile :Streptococcus salivaris var thermophillus(SST),Lactobacillus helveticus ,Lactobacillus plantarum ,Lactobacillus delbruckii ssp. Bulgaricus(LDB)-fabricare iaurt,branzeturi cu pasta tare. In industria laptelui se utilizeaza Lactobacillus bulgaricus,singur sau in amestec la fabricarea iaurtului,chefirului,cumaşului,branzei Ementhal,branzeturilor italiene.Lactobacillus helveticus este şi el implicat in unele din aceste produse .Lactobacillus acidophilus este folosit la fabricarea laptelui acidofil,laptelui acidofil nefermentat si a altor produse acidofile.Lactobacillus casei se utilizeaza pentru obtinerea produsului yakult.In industria carnii ne intereseaza Lactobacillus sake,Lactobacillus curvatus,in special Lactobacillus plantarum care se caracterizeaza prin faptul ca nu produce co2,la fermentarea glucozei dar produce co2 din gluconat.Riboza este fermentata la acid lactic si acid acetic.Poseda activitate aldolazica ,glucozo-6P-dehidrogenazica.Prin fermentaţie lactica se produce acid lactic racemic(DL).Lactobacillus plantarum este facultativ anaerob ,nu produce NH3 din arginina .Poate acidifia laptele si are temperaturã optima de dezvoltare la 30-35 grade C.Nu necesita pantotenat,tiaminã,niacinã pentru dezvoltare. Lactobacillus plantarum ca şi Lactobacillus sake pot descompune acidul gluconic cu formare de acid acetic ceea ce este dezavantajos in cazul salamurilor la care se foloseşte glucono-delta-lactona ca acidifiant chimic. Lactobacillus plantarum poate reduce NaNo3,daca ph-ul mediului este mai mare de 6,0 şi nu exista zaharuri fermentescibile in mediul de cultura .Lactobacillus sake si Lactobacillus curvatus produc H2O2 in prezenta O2 atmosferic.Cei doi lactobacilli se intalnesc frecvent in salamurile crude farã adoaos de culturi starter (sunt componenţi ai microflorei spontane a compoziţiei de carne).

GENUL MICROCOCCUS SI STAPHYLOCOCCUS

Microorganismele din genurile Micrococcus si Staphylococccus aparţin familiei Micrococaceae care cuprinde bacteria sub forma de coci.Se pot dezvolta in medii care conţin 15%NaCl. Pentru industria carnii ne intereseaza anumite specii de micrococi si stafilococi care sunt folosite pentru:capacitatea lor de a reduce azotaţii la azotiţi(contribuie la formarea culorii cãrnii sarate in prezenţa de azotaţi);activitatea lor catalazica;activitatea de acidificare ,proteolitica şi lipolitica .Dintre speciile de microcci intereseaza Micrococcus aurantiacus şi Micrococcus varians.

BACTERII PROPIONICE

-se folosesc la fabricarea branzeturilor cu pasta tare si desen(Emmenthal);

5

-fermenteazã lactoza şi lactaţii cu formare acid propionic şi Co2 care se degaja lent şi formeaza alveoli careacteristice ;produc şi vitamina B12; -m.o.Propionibacterium freundeichi var.Shermanii. Producerea de diacetil şi acetoina –bacteriile propionice pot produce diacetil şi acetoinã,cantitatile formate fiind mai mari la 21 grade decat la 32-37grade Celsius.Producţia de diacetil este urmatã de reducerea acestuia la acetoina si 2,3 butilen glicol.Cantitatea de diacetil creşte prin adaos de citrat,piruvat sau glucozã in mediu de culturã.In culturile mixte de Str. lactis şi bacterii propionice ,producţia de diacetil se intensifica ca o consecinţa a scaderii ph-ului de cãtre streptococci.Bacteriile propionice produc şi alte substanţe care contribuie la aroma branzeturilor :aldehida acetica,aldehida propionica ,alcool etilic,alcool propilic ,dimetilsulfura,acid izovalerianic.B acteriile propionice pot avea şi activitate proteolitica si lipolitica.;ele pot contribui la activitatea proteoliticã din branza Svaiter prin enzimele proteinazice (12 enzime) si peptidazice(7 enzime) dar activitatea proteolitica a bacteriilor propionice este inferioara bacteriilor lactice .

BACTERIILE CORINEIFORME(ALCALINIZANTE)

-se mai numesc “bacterii ale rosului”şi se folosesc asociate cu fungi,fiind nelactice;-formeaza colonii pigmentate in roşu pe branze cu pasta moale (Brie,Camembert);-Brevibacterium linens :tolereaza 10 grade Celsius şi 12-15%sare;-Arthrobacter globiformis:tolereaza 5-12%

BIFIDOBACTERIILE

-reprezinta 90% din microbiota sugarilor alimentari natural;-au rol benefic in intestinul uman ;-acţioneaza in colon asupra bacteriilor de putrefacţie (antagonism competitiv);-producere de acid acetic şi L-lactic in raport molar de 3/2;-inhiba reducerea nitratului la nitrit;-imbunataţeşte retenţia de azot;-protecţie faţa de enterocolite şi a efectelor secundare ale antibioticelor;-exemple: Bifidobacterium bifidum biovar a (Lactobacillus bifidii) Bifidobacterium longum biovar a si b Bifidobacterium breve Bifidobacterium infantis-se folosesc sub forma de monoculturi dar şi in culturi mixte cu bacterii lactice.

3. MUCEGAIURILE STARTER

Penicillium camemberti:branzeturi tip Brie,Camembert-mucegai alb,acidotolerant (ph=3.5-6);temperatura de creştere 5-20 grade Celsius

6

-se dezvolta la suprafaţa branzeturilor cu pasta moale,formand un fetru alb,caracteristic;-are activitate proteolitica,conducand la gust picant la branza matura ;-cultura se introduce in lapte inainte de coagulare sub forma de spori sau se pulverizeaza suprafata formelor de branza . Penicillium roquefortii:la branzeturi tari (tip Roquefort,Gorgonzola,Stilton,Bucegi –branza albastra )-miceliul se dezvolta intern ;-sporii se aplica inainte de presare;-acidotolereant(ph=3-10,5),tolerant la sare ,microaerofil. Geotrichum candidum:neutralizeazã pasta de branza prin consumul de acid lactic şi favorizarea microorganismele cazeolitice . Mucegaiurile din genul Penicillium se utilizeaza in :-industria branzeturilor cu mucegai la suprafata si in pastã (Penicillium camemberti şi Penicillium roqueforti);-industria carnii cu mucegaiuri de acoperire (Penicillium nalgiovensis exposus);-obţinerea de enzime amilolitice ,proteolitice

MUCEGAIURILE

Pentru industria alimentara intereseaza clasa Phycomycetes cu urmatoarele genuri: GENUL MUCOR SI RHIZOPUS -apartin familiei Mucoraceae.Aceste mucegaiuri care se intalnesc pentru diferite produse vegetale şi alimentare,sub forma de colonii pufoase ,au o acţiune fermentativa neta. Specii de Mucor şi Rhizopus se folosesc pentru :-obţinerea unor produse alimentare fermentate in Orientul indepartat,pe baza de cereale şi leguminoase ;-in producţia de spirt prin zaharificarea amidonului In industria laptelui culturile de spori de mucegai se utilizeazã ,la fabricarea branzeturilor cu mucegai in pastã cat şi cu mucegai la suprafaţa (branzeturi cu pasta moale). Pentru branzeturile cu mucegai in pasta (Branza Roquefort,Gorgonzola ,Stilton ,Gammelost) se utilizeaza spori de la douã specii de Penicillium :P.camemberti şi P.caseicolum. Mucegaiurile dezvoltate in /pe aceste branzeturi au rol fundamental în :-formarea aromei şi gustului ;-formarea consistenţei ;-definitivarea aspectului ,procesele care intervin in formarea aromei şi consistenţei fiind proteoliza ,lipoliza şi beta –oxidarea graşi. Suspensiile de spori se pot adauga /folosi :-în laptele destinat branzeturilor sau amestecarea cu coagulul obţinut in cazul branzei cu branzei cu mucegai în pasta;-în laptele destinat fabricãrii branzei, sau pulverizare la suprafaţa branzei formate în cazul branzeturilor cu mucegai la suprafaţã.

7

Mucegaiurile mai importante pentru industrie laptelui sunt:Penicillium roqueforti Thom se dezvoltã bine la 20-25 grade Celsius şi ph 4,5-7,5.Tolereazã concentraţii de 5-8%NaCl.Are activitatea proteoliticã ,lipoliticã şi de beta –oxidare a acizilor graşi.Activitatea mucegaiului este stanjenitã de prezenţa acidului propionic în branzã,la concentraţii mari de 30%Co2 in aerul depozitului.Pentru intensificarea formãrii aromei se recomandã ca lipidele din laptele saã fie prealabil lipolizate cu esteraze pregastrica ,astfel cã pe masura ce mucegaiul sporuleaza ,acizii graşi liberi fie beta –oxidaţi panã la metil cetone .P.roquerforti se dezvoltã în canalele şi golurile practicate în pasta branzei ,sporii formaţi avand culoare verde închis care conferã branzei un aspect marmorat.Penicillium camemberti şi Penicillium caseicolum Sporii acestor mucegaiuri se utilizeazã în producţia branzeturilor de tip Camembert incluzand Camembert,Brie ,Neufchatel,Coulommier,Garre de l Est,Olivet.Penicilium camemberti Thom (Penicillium album ) se utilizeazã la branzeturile tip Cambembert cu pastã mai untoasa ,mai parfumatã,de culoare gri –alburie .Penicillium caseicolum Bainer (Penicillium candidum ) se utilizeazã la branzeturile de tip Camembert cu pastã mai compactã ,o aromaã mai delicatã ,mai discretã şi de culoare alb –imaculat.La insamanţare prin pulverizare de spori la suprafaţa branzeturilor cu umiditate 55-60% se formeazã miceliile de mucegai care consumã cu aciditatea pastei,consecinţa fiind creşterea ph-ului incepand cu a 12 –a zi ,iar dupã 27 de zile ph-ul rãmane constant. Mucegaiurile din genul Penicillium au activitate endoproteinazicã fatã de alfa si beta cazeina,dar au şi activitate exopeptidazicã importantã ,fiind demonstrat faptul cã atat P.roqueforti cat şi P.camemberti sintetizeazã 2 endopeptidaze (o metal proteinazã si o aspartil proteinaza ) precum si doua exopeptidaze cu actiune carboxi- si aminopeptidazica ,activitatea celor doua grupe de enzime fiind relativ echivalenta in stratul de suprafata al branzeturilor. Unele specii de Penicillium camemberti pot produce o micotoxina (acidul ciclopiazonic),dar activitatea toxicogena a mucegaiului este aproape nula la temperature tehnologica de maturare a branzei(14-16 grade Celsius).La branza Camembert se pot utiliza şi spori de Geotricum candidum care se introduc în lapte .Geotricum reduce pericolul formãrii peptidelor amare,inhibã dezvoltarea lui Penicillium ,consumã acid lactic şi deci contribuie la neutralizarea pastei,avand şi acţiune protoliticã si lipoliticã .Branza Camembert obtinutã din lapte pasteurizat cu adaos de Geotricum candidum are o aroma asemanatoare cu cea a branzei Camembert traditionale,adicã fabricate din lapte crud.

CULTURI STARTER UTILIZATE ÎN INDUSTRIA LAPTELUI

La obtinerea culturilor starter trebuie sa avem în vedere în mod deosebit urmatoarele:-mediul de cultura(laptele);-tratamentul termic aplicat laptelui;-condiţiile de incubare;-interacţiunile dintre speciile/tulpinile din cultura starter;-eventualele infectãri cu bacteriofagi ;-instabilitatea culturilor starter de bacteria lactice.

8

Culturile starter sunt folosite la fabricarea unor produse lactate acide,smantanã,unt,branzeturi. Culturile starter de bacterii lactice utilizate în industria laptelui pot fi clasificate în mezofile şi termofile.

CULTURILE STARTER MEZOFILE

Pot fi clasificate în: a)culturi starter singulare (single strain starter ) care conţin numai Str.lactis subsp.lactis şi Lactococcus lactis şi Lactococcus cremoris)ambii homofermentativi care produc acid lactic L(+) în proporţie de 0.8%.Folosirea acestor culturi starter singulare a aparut ca o necesitate de a se evita formarea “ochiurilor”de fermentare la unele branzeturi ,”ochiuri”formate in urma producerii de Co2 de catre baceteriile aromatizante . Avantajele culturilor starter singulare mezofile:- se poate utiliza continuu aceeasi cultura cu activitate relativ constanta si

previzibila; - nu este necesara alternarea culturilor,eliminandu-se riscul deprecierii acestora de catre fagi,- se folosesc cantitati mai mici de inoculum pentru obtinerea de cultura secundara şi primara;- influenţele compoziţionale sezoniere ale laptelui sunt mai reduse;- se creeaza condiţii de realizare a unei producţii standardizate de produse lactate de calitatea superioara;- cultura poate fi controlata şi supravegheata din punct de vedere al caracteristicelor sale (sensibilitate la fagi,producerea de acid lactic,compatibilitatea ei,aglutinarea si eventual lisogenia ).- Culturile starter singular mezofile prezinta însã urmatoarele dezavantaje:- Pot fi depreciate de tulpini producãtoare de bacteriocine ;- Pot fi depreciate de fagi,deci sunt predispuse la liza fagicã;- Pot suferi pierderi de plasmide.- b)Culturi starter multiple mezofile sunt acele culturi care se bazeazã pe folosirea a 5-6 tulpini selecţionate ,neînrudite pe plan fagic şi cultivate separat panã la stadiul de culturã primarã sau chiar panã la stadiul de cultura starter de producţie cand se amesteca între ele.În aceste condiţii ,tulpinile nu se dezvoltã împreunã decât cel mult timp de 10 generaţii ,ceea ce face ca nici o tulpinã sã nu devinã dominant.Asemenea culturi pot fi folosite mai multe luni in şir fara a-şi pierde capacitatea de acidifiere . c)Culturi starter mezofile mixte. Aceste culturi sunt formate,de regula ,din douã tipuri de bacterii lactice :-bacterii lactice acidifiante :Str.lactis sau Str.cremoris;-bacterii lactice producãtoare de aromã:Str.diacetilactis (Lactococcus lactis var. diacetilactis) sau specii de leuconostoci. Dupã tipul bacteriilor aromatizante culturile starter mixte mezofile pot fi clasificate in urmatoarele grupe:

9

-culturi starter mixte tip L care conţin numai specii din genul Leuconostoc:Leuconostoc cremoris (citrovorum),Leuconostoc dextranicum şi /sau Leuconostoc lactis care sunt toţi heterofermentativi şi produc acid lactic (-).

-culturi starter mixte de tip D care conţin Str.lactis biov.diacetilactis ca singura specie producatoare de aromã;

-culturi mixte de tip LD care conţin atat specii de leuconostoci cat şi Str.lactis subsp. Diacetilactis ca producãtori de aromã.

La folosirea culturilor starter mixte trebuie sã avem in vedere ca:-streptococii acidifianţi mezofili homofermentativi produc acid lactic din lactozã;-leuconostocii ,cei heterofermentativi,şi Str.lactis subsp. Diacetilactis (homofermentativ)produc diacetil şi acetoina din citrat ,dar produc şi acid lactic,acetic prin fermentarea lactozei şi glucozei;

CULTURI STARTER TERMOFILE-pot fi :

-acidifiante:Lactobacillus acidophilus;

-acidifiante/aromatizante care la randul lor pot fi constituite din unul sau mai multe specii de lactobacilli şi dintr-o specie de streptococci .In aceastã directivã amintim :

--cultura starter termofila pentru iaurt :Lactobacillus bulgaricus +Lactobacillus lactis+Lactobacillus helveticus+Str.thermophilus.Aceastã cultura starter se foloseşte la fabricarea branzeturilor cu pastã tare şi semitare.

-Utilizarea culturilor starter termofile este benefica deoarece:

-produc acid lactic deci scade ph-ul laptelui şi determinã coagularea acestuia (cazul iaurtului);la branzeturi acidifierea favorizarea eliminarea zerului din coagul;

-au activitate proteolitica şi prin urmare contribuie la ameliorarea proprietaţilor reologice şi la aroma produselor fermentate ;ca urmare a activitaţii proteolitice rezultã şi aminoacizi din protein care stimuleazã dezvoltarea celorlalte bacterii din culturile starter termofile;

-produc şi compuşi de aroma,dar în principal aldehida ,acetic,acetone,precum şi urme de acetoina;

-produc şi substanţe cu caracter filant care influenţeazã vascozitatea produsului(Str.thermophilus în cultura pentru iaurt);

-produc o serie de bacteriocine(Lactobacillus helveticus,Lactobacillus acidophilus,Lactobacillus casei etc)

--produc H2O(Lactobacillus bulgaricus).

10

Avand in vedere cantitãtile mari de iaurt ce se fabricã pe plan mondial,este necesar sã conoaştem factorii care influenţeazã o performanţã optimã a culturilor pentru iaurt .

Aceşti factori se refera la:

-temperatura de incubare care este de 41-42 grade Celsius (apropiatã de temperatura optimã de dezvoltare a lui Lactobacillus bulgaricus ).Dupa 3 ore de incubare se ajunge la 500 mil bacteria/g,raportul dintre L.bulgaricus si Str.thermophilus fiind1/1;

-tratamentul laptelui-pateurizarea influenţeazã pozitiv dezvoltarea lui L.bulgarius prin:

-modificarea structurii proteinelor;

-eliminarea parţialã a oxigenului şi realizarea unei microaerofilii propice;

-distrugerea inhibitorilor din lapte;

-formarea de acid formic care favorizeaza dezvoltarea culturii;

-disponibilitatea substratului Laptele este un bun substrat dar trebuie arãtat ca Lactobacillus bulgaricus are preferinţa faţa de glucoza şi deci ar trebui ca lactoza prehidrolizatã la beta galactozidazã;

-metaboliţi produşi în mediu.Lactobacillus bulgaricus produce H2O2 în mediul de cultura şi deci adausul de catalazã va stimula producţia de acid lactic de cãtre Str.thermophilus care este mai sensibil la H2O2 decat Lactobacillus bulgaricus .Laptele destinat iaurtului nu trebuie sa fie agitat prea mult ca sa nu intre aer (oxygen) care ar strica condiţiile microaerofile pentru L.bulgaricus şi ar deveni toxic pentru Str.thermophilus.Lactobacillus bulgaricus se aparã de acţiunea oxigenului prin intermediul manganului intracelular care inlocuieşte actiunea superoxidismutazaei;

-interacţiunile dintre bacterii din cultura pura (inoculums)sau cultura starter .Între cele douã microorganisme existã un sinergism deosebit.Lactobacillus bulgaricus produce aminoacizi din cazeinã care sunt necesari dezvoltarii lui Str.thermophilus care,la randul sau,favorizeaza dezvoltarea lui L.bulgaricus prin producerea de acid formic şi CO2;

-calitatea laptelui ca substrat de fermentare .Acesta nu trebuie sa conţinã antibiotice,substanţe conservante,dezinfectante şi sã provinã de la animale sãnatoase cu maximum 400000 leucocite/ml.

11

4. CONTROLUL CULTURILOR STARTER DE BACTERII LACTICE

Controlul culturilor starter implicã urmatoarele determinãri:

-examenul microscopic care trebuie sã arate raportul dintre coci şi bacili,raport care trebuie sa se situeze în limitele 1/1-1,5/1;

-activitatea acidifiantã care se urmareşte prin determinarea aciditãţii titrabile atunci când cultura se aflã în fazã logaritmicã .În acest fel se pot pune în evidentã culturile “rapide “şi “lente “(fast and slow);

- rezistenţa la aciditatea ,ţinandu-se seama cã Lactobacillus bulgaricus rezistã pânã la 1,7% aciditate iar Str.thermophilus pânã la 0,8%.Rezistenţa la aciditatea urmareşte prin determinarea supravieţuitorilor dupã ce în mediul de culturã se atinge o aciditate criticã;

-rezistenta la racire care este importanta pentru produsele lactate ce se coaguleaza (iaurt,inghet ata de iaurt).Rezistenta la racire se urmareste la -6/-9 grade Celsius si apoi la -25 grade Celsius;

-producerea de substanţe care constã în mãsurarea vâscozitãţii pe o proba inoculata de lapte cu 12% s.u.,cu adaos de Ca Cl2 0,012% incubatã 4 ore /37 grade Celsius panã ce se atinge un ph de 4,2-4,3.Se pot depista în acest fel culturile filante;

-activitatea protoliticã se poate urmari pe o culturã pastratã la 4 grade Celsius la care se determinã tirozina sau aminoacizii liberi prin metoda formol titrimetricã;

-activitatea lipoliticã se poate determina prin masurarea indicelui de aciditate din grãsimea culturii(lapte);

-proprietaţile senzoriale se determinã la culturile de 24-48 ore la 20 grade Celsius (se pot determina şi substanţele de aromã respectiv diacetilul ,acetaldehida,acetoina).

5. CULTURI STARTER CONCENTRATE DE MICROORGANISME

Culturile starter concentrate sunt definite ca acele culturi dezvoltate în condiţii controlate,concentrate într-un volum mic şi conservate prin congelare sau uscare în vederea depozitãrii şi transportului.

Culturile concentrate pot fi de bacterii,drojdii,spori de mucegai.În ceea ce priveşte culturile starter concentrate de bacterii cele mai des utilizate sunt culturile de bacterii lactice.

Culturile concentrate de bacterii pot fi utilizate pentru:

-obţinerea culturilor starter de producţie(maiale de producţie);

12

-obtinerea produselor fermentate prin utilizarea directã în lapte ,compoziţii carnate;

Indiferent de domeniul de utilizare ,culturile starter concentrate pot fi obţinute prin douã procedee:

-procedeul de cultivare periodicã

-procedeul de cultivare continuuã

5.1. TEHNOLOGIA DE OBTINERE A CULTURILOR STARTER CONCENTRATE

Operaţii de bazã:

-inocularea mediului de culturã cu microorganismul din cultura stoc;

-incubare pentru multiplicare la nivel maxim;

-concentrarea mediului împreuna cu celulele sau separarea celulelor,de regulã prin centrifugare şi resuspendare într-un lichid adecvat,

-conservare prin congelare şi uscare;

-depozitare în stare congelatã si uscatã.

Avantaje

-activitatea culturilor poate fi controlatã şi supravegheatã înainte de expediere

-se eliminã operaţiile de intreţinere şi de preparare a maialelor intermediare(primarã,secundarã,tertiarã)

-se face economie la forţa de muncã

-se pot stabili uşor sistemele de rotaţie în vederea evitãrii infectiei cu bacteriofagi

-se obţin produse de calitate mai constantã

-se scurteazã procesele tehnologice ale fabricãrii produselor prin accelerarea acidifierii ,deoarece se suprimã faza de dezvoltare logaritmicã în laptele de fabricaţie.

Dezavantaje

13

-necesitã spaţii de depozitare la temperaturi scãzute atât la producator cât şi la cumpãrãtor pentru pãstrare pânã la folosire

-concentrarea nu este posibilã la toate culturile starter ;

-depozitarea în stare congelatã sau uscatã,în funcţie de timp,poate conduce la micşorarea drasticã a numãrului de celule viabile ;

-culturile pot sa fie influentate negativ in ceea ce priveste unele plasmide ce codifica anumite functiuni.

5.2. CULTURI STARTER UTILIZATE ÎN INDUSTRIA PREPARATELOR DE CARNE

În tehnologia preparatelor din carne se pot folosi microorganisme cu rol util,sub formã de culturi starter,care se pot adãuga în pastã înainte de umplere ,sau sunt folosite dupã pulverizare superficialã la maturarea salamurilor uscate .

Culturi bacteriene

Bacteriile lactice în monoculture sau culturi mixte ,capabile sã suprime creşterea microorganismelor nedorite pot fi folosite ca şi culturi de protecţie în diferite preparate de carne.Principalele genuri de bacterii folosite drept culturi starter în industria cãrnii aparţin genului Lactobacillus şi Micrococcus cu activitate nitrat-reductazicã şi activitatea catalazicã.Lb.plantarum este principala specie a genului folositã la maturarea produselor fermentate din carne.

Culturi mixte de lactobacilli şi micrococi dau rezultate bune în reducerea timpului de maturare ,o mai buna dezvoltare a calitãţilor senzoriale,inhibarea bacteriilor de putrefacţie şi asfel prelungesc durata de pastrare a acestor produse .Dintre culturile de lactobacili recomandate pentru utilizare în industria preparatelor de carne este şi specia Lactobacillus gasseri bacteria din grupul Lactobacillus acidophilus,care predominã în intestinul uman si care dã o bunã fermentaţie cand se introduce în pasta de carne .Cultura inhibã înmulţirea lui Staphylococcus aureus şi producerea de toxine.Important este şi faptul cã celulele vii ingerate odata cu produsul rezistã la sucul gastric şi bila,încat este propusã drept cultura de bacterii probiotice la obţinerea preparatelor de carne.

Culturile starter pot fi reprezentate şi de alte culturi de bacterii lactice selecţionate din genul Pediococcus şi Micrococcus.Culturile se adaugã într-un mediu nesteril,de aceea cantitatea culturii de producţie adaugatã trebuie calculatã astfel încat numãrul de celule introduse în pasta de carne sã fie de cel puţin 1000 de ori mai mare decat cel existent în microbiota cãrnii/compoziţiei .Aceste culturi

14

produc o fermentaţie lacticã determinand astfel o scãdere a ph-ului care inhibã activitatea bacteriilor de putrefactie ,iar acidul lactic contribuie la obţinerea gustului placut.Adãugarea unor tulpini de drojdii în special Debaryomices hansenii este avantajoasã dând o aromã mai bunã,o dezvoltare mai uniformã a culorii şi inhibarea dezvoltãrii la suprafaţa a microorganismelor cu prelungirea duratei de pastrare a calitaţii.Pentru obţinerea salamurilor fermentate se pot folosi culturi mixte alcatuite din lactobacili ,micrococi şi drojdii.De exemplu :

-Lb.plantarum

-Lb .plantarum +Micrococcus aurantiacus ,

-Lb.plantarum +Micrococcus aurantiacus+Debaryomices hansenii.

Culturi fungice

Dintre culturile fungice folosite drept culturi starter cele mai importante sunt cele din genul Penicillium (P.nalgiovensis),folosite la obţinerea salamurilor crude ,care influenţeazã pozitiv uscarea naturala şi maturararea .Aceste microorganisme se dezvoltã ca un fetru de culoare albã la suprafaţa batoanelor şi prin intermediul hifelor penetrante asigurã o difuzie a umiditaţii şi o uscare uniformã ,iar prin intermediul enzimelor(lipaze,proteaze) contribuie la formarea compuşilor de gust şi arome specifice acestor produse .Culturile de P.nalgiovensis au înlocuit culturile de P.expansum Link folosite mult timp datoritã vivacitãţii şi rolului lor pozitiv în maturare.Înlocuirea lui P.expansum cu P.nalgiovensis s-a datorat faptului cã în mediul de culturã optim pentru biosintezã de micotoxine ,P.expansum poate produce pe mediu sintetic patulina (clavacina),cu efect cancerigen.Analizele efectuate nu au detectat insa aceastã micotoxinã în salamurile maturate.

6. METODE DE DESHIDRATARE SUB VID ŞI LIOFILIZARE A CULTURILOR STARTER UTILIZATE ŞI ÎN INDUSTRIA AGRO-ALIMENTARĀ

Culturile starter sunt utilizate pentru a ajuta procesul de fermentaţie pregatirea de alimente şi bãuturi fermentate .

Procesul de liofilizare –a fost dezvoltat în timpul celui de-al doilea rãzboi mondial pentru conservarea medicamentelor consumabile fiind necesarã refrigerarea .De atunci liofilizarea a fost aplicatã în industria alimentara şi acum este un produs standard ca sa creascã perioada de viaţã multor produse care altfel s-ar strica.Îngheţarea uscatã care cu fineţe îngheaţã şi extrage apa sub formã de vapori utilizand vacuum cu sub presiune.Vaporii sunt colectaţi (vidul)într-un condensator şi sunt transferatã înapoi în gheatã şi îndepãrtaţi .Vaporii colectaţi în condensator,se transformã înapoi în gheaţã şi sunt îndepartaţi.Acest proces reţine fizic structura produsului şi conservarea aceasta pentru depozitare şi transport.Produsul poate fi cu usurinţa rehidratat folosind apa şi in unele cazuri poate fi utilizat în stare inghetatã.

15

AVANTAJE

Cu ajutorul liofilizarii ,atat produsele solide şi lichide pot fi conservate fara a deteriora structura chimica de bazã.Marimea naturalã, compoziţia şi consistenţa eşantionului sunt pãstrate.Metodele obişnuite de uscare au un important dezavantaj ,acela cã temperaturile înalte utilizate pot provoca modificãri chimice sau fizice produsului.Pentru culturile biologice acest lucru ar putea afecta sau nu ar putea afecta gustul sau calitatea produsului final.

APLICAȚII

-cultura de lapte (pe scara larga in tarile africane)

-lapte batut

-branza

-iaurt

-aluat de paine

-probiotice

Industrie –produse care utilizeazã liofilizarea :legume,carne,peşte pentru mese şi supe,fructe pentru micul dejun ,cereale,sucuri,legume pentru arome ,cafea.,produse lactate,proteine ,enzime ,probiotice şi starter,aloe vera,echinaceea ,midii.

Farmaceutice :proteine,enzime,hormoni,vaccinuri,alte produse biologice.

Liofilizarea cea mai frecventã metodã de uscare a culturilor starter şi probiotice este mare consumatoare de energie.In plus unele tulpini bacteriene nu supravieţuiesc acestui proces.Probioticele necesitã un proces de producţie nou.Tulpinile de bacterii şi culturile starter sunt ingheţate ca sa le putem pãstra panã la utilizare.Înseamnã ca ele sunt în primul rand congelate şi dupã aceea deshidratat într-un vid.Aceastã procedurã majorã totuşi are douã dezavantaje practice:în primul rand este consumatã o mare valoare de energie si în al doilea rand unele tulpini bacteriene nu supravieţuiesc temperaturilor mai joase de 0 grade.Datoritã acestui proces substanţele instabile pot fi uscate la temperaturi moderate mai sus de zero farã a cauza prea mult structura celulei.

16

Conservarea prin congelare a concentratului de microorganisme se face în doua moduri:

-sub formã lichida,în care caz,concentratul de bacterii se suspendã intr-un gel solubil in apa (alcooli polihidrici) care se utilizeaza în proporţie de 40-50% faţã de concentrat.Congelarea se face la -40 grade Celsius (de fapt se realizeazã o subracire ).

Acest gen de conservare prezintã urmatoarele avantaje:

-se impiedicã acţiunea dãunãtoare a gheţii asupra celulelor de bacterii,

-manipularea concentratului este mai uşoarã,

-concentratul se poate încalzi pânã la temperatura de utilizare chiar în timpul manipulãrii fãrã ca celulele sa-şi piardã viabilitatea şi activitatea.

-congelarea cu azot lichid (-196 grade Celsius) în care caz concentratul se amestecã cu un agent crioprotector :10%glicerol ,7,5%lactoza în cazul bacteriilor lactice.

Pentru culturile starter concentrate de pediococi s-a propus ca la concentrate sa se adauge agenţi de stabilizare cum ar fi:glicerolul,lapte praf degresat,extract de malţ,metalglicerofosfaţi alcalini,glutamat monosodic,acid glutamic,cistina şi /sau dextran.Amestecul respectiv se introduce în pungi de plastic care se congeleaza în azot lichid.

Depozitarea culturilor starter concentrate se poate face :

-la temperaturi de -20…-40 grade Celsius

-la temperaturi de 196 grade (in azot lichid)

-conservarea prin reducerea continutului de apã –se face prin liofilizare ,în care caz concentratul de bacterii se amestecã cu un suport adecvat (lapte praf degresat ,lactoproteine pulbere lactoza,zaharoza) dupa care se liofilizeazã.La liofilizare (faza de desicare secundarã) temperatura produsului nu trebuie sã depaseascã 40-45 grade Celsius .Dupã liofilizare se face ambalarea sub vid sau în atmosferã de gaz inert.Depozitarea produselor lifilizate trebuie sã se facã la temperaturi scãzute (-18 grade Celsius).

17

7.Bibliografie

1.FLORENTINA MATEI-RADOI, 1996,Microbiologie industriala –Note de curs

2.www.sciencedirect.com/science/article/pii/014102298790082

3.www.academicjournals.org/ajb/pdf2009/5oct/yao%20et%20 al.pdf

18