Cercteari Privind Substanta Proteica din Laptele de Vaca

BIBLIOGRAFIE

[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]. 2008. Ghid de igienă a unităților de industrie alimentară, pag,111-117, [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Borda D. 2007. Tehnologii în industria laptelui-Aplicații ale presiunii înalte. pag.2 -72, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] G., [NUME_REDACTAT]. 1982. Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate. pag.33-40,59-76,181-207. Editura tehnică [NUME_REDACTAT], G. M., Bahrim, G., Borda, D., Curic, M., Florea, T., Hansen, K. F., Popa, C., Rotaru, G., Segal, R., Skriver, A., Stanciu, S. 2005. Produse lactate fermentate. pag.1-103, 115-176, 248-450. Ed. Academica, Galați.

Costin, G. M., Cașulschi, T., Pop, D. M., Stanciu, S., Paraschiv, D. 2007. Produse lactate funcționale. Ed. Academica, Galați.

Costin.G.M., [NUME_REDACTAT]. 2001. Alimente pentru nutriție specială. pag. 187-10. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], C. 1998. Controlul calității laptelui și a produselor lactate. Ed. Risoprint. Cluj-Napoca.

[NUME_REDACTAT]. 2005. Cartea producătorului și procesatorului de lapte. pag. 13-140; 254-276; 324-40. [NUME_REDACTAT], București.

Guzun V., Gr. Mustață, S. Rubțov, C. Banu, C. Vizireanu. 2001. Industrializarea laptelui. Editura “Tehnica-Info” Chișinău.

[NUME_REDACTAT], 2012, Control de calitate în tehnologia de prelucrare a laptelui, [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Iliescu, G., Vasile, C. 1982. Caracteristici termofizice ale produselor alimentare. Editura tehnică, București.

Macovei V., Costin G.M. 2006. Laptele aliment medicament. [NUME_REDACTAT], Galați.

Moraru C., Giurcă V., Segal B., Banu C., Costin G. M., Moțoc D., Pană N. [NUME_REDACTAT] Alimentare, [NUME_REDACTAT] București.

Nenițescu C. D. 1974. [NUME_REDACTAT]. Editura didactică și pedagogică, București.

[NUME_REDACTAT]. 2005. Biochimie agro-alimentară. [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Rotaru G., Moraru C. 1997. Industrua alimentară. H.A.C.C.P. Calitate. Analiza riscurilor. Punctele critice de control. Ed. Academica, Galați.

Scorțescu, G., Chintescu G., Buhățel R. 1967. [NUME_REDACTAT] și a [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT] București.

Tofan C., Bahrim G., Nicolau A., Zara M.. 2002. Microbiologia produselor alimentare. Tehnici și analize de laborator. Editura AGIR, [NUME_REDACTAT]

INTRODUCERE

CAP. 1SUBSTANTA PROTEICĂ DIN LAPTELE DE VACĂ

1.1 Importanta proteinelor din lapte

1.2. Eterogenitatea proteinelor din lapte

1.3 Cazeina

1.3.1. Cazeina P

1.3.2. Cazeina K

1.4 Proteinele serice

1.4.1. α-lactalbumina

1.4.2 β-lactoglobulina

1.5 Componente minore

1.5.1 Angîotensinele

1.5.2 Kininogenul

1.5.3 Factorii de creștere

1.5.4 Lizozimul

1.5.5 Oxidoreductazele

1.5.6 Xantinoxidaza

1.5.7 Superoxiddismutaza

CAP. 2BACTERI LACTICE

2.1. Aspecte generale

2.2. Particularități morfo-fiziologice generale ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.2.1. [NUME_REDACTAT]

2.2.2. [NUME_REDACTAT]

2.2.3. [NUME_REDACTAT]

2.2.4. [NUME_REDACTAT]

2.2.5. [NUME_REDACTAT]

2.2.6. [NUME_REDACTAT]

2.2.7. [NUME_REDACTAT]

2.3. Proprietăți biochimice ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.3.1. Metabolismul glucidelor

2.3.2. Activitatea proteolitică

2.3.3. Activitatea lipolitică

2.3.4. Producerea substanțelor de aromă

2.4. Caracteristici biotehnologice particulare ale unor culturi starter comerciale

2.5. Protocooperarea și factorii stimulatori ai activității fiziologice a bacteriilor lactice

2.6. Factori care influențează negativ activitatea fermentativă a bacteriilor starter

2.6.1. Inhibitori naturali

2.6.2. Inhibitori chimici

2.6.3. Bacteriofagi

2.7 Acizii organici

2.7.1.Peroxidul de hidrogen (H202) și dioxidul de carbon (C02)

2.7.2 Compușii de aromă

2.7.3 Bacteriocinele

2.7.4. Reuterina și alți compuși cu masă moleculară redusă

CAP 3CONTROL PE FLUX TEHNOLOGICLA FABRICAREA IAURTULUI

3.1 Control pe flux tehnologic în procesul de fabricare a iaurtului

3.2. Metode de analiza

3.2.1 Laptele materie prima

3.2.2. Metode de analiză a iaurtului

CAP. IVINFLUENȚA PROCESULUI TEHNOLOGIC ASUPRA CALITĂȚIINUTRIȚIONALE A IAURTULUI

4.1. Analiza lapteluin materie primă

4.2. Control pe flux tehnologic

4.3 Analiza iaurtului

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT]

INTRODUCERE

CAP. 1SUBSTANTA PROTEICĂ DIN LAPTELE DE VACĂ

1.1 Importanta proteinelor din lapte

1.2. Eterogenitatea proteinelor din lapte

1.3 Cazeina

1.3.1. Cazeina P

1.3.2. Cazeina K

1.4 Proteinele serice

1.4.1. α-lactalbumina

1.4.2 β-lactoglobulina

1.5 Componente minore

1.5.1 Angîotensinele

1.5.2 Kininogenul

1.5.3 Factorii de creștere

1.5.4 Lizozimul

1.5.5 Oxidoreductazele

1.5.6 Xantinoxidaza

1.5.7 Superoxiddismutaza

CAP. 2BACTERI LACTICE

2.1. Aspecte generale

2.2. Particularități morfo-fiziologice generale ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.2.1. [NUME_REDACTAT]

2.2.2. [NUME_REDACTAT]

2.2.3. [NUME_REDACTAT]

2.2.4. [NUME_REDACTAT]

2.2.5. [NUME_REDACTAT]

2.2.6. [NUME_REDACTAT]

2.2.7. [NUME_REDACTAT]

2.3. Proprietăți biochimice ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.3.1. Metabolismul glucidelor

2.3.2. Activitatea proteolitică

2.3.3. Activitatea lipolitică

2.3.4. Producerea substanțelor de aromă

2.4. Caracteristici biotehnologice particulare ale unor culturi starter comerciale

2.5. Protocooperarea și factorii stimulatori ai activității fiziologice a bacteriilor lactice

2.6. Factori care influențează negativ activitatea fermentativă a bacteriilor starter

2.6.1. Inhibitori naturali

2.6.2. Inhibitori chimici

2.6.3. Bacteriofagi

2.7 Acizii organici

2.7.1.Peroxidul de hidrogen (H202) și dioxidul de carbon (C02)

2.7.2 Compușii de aromă

2.7.3 Bacteriocinele

2.7.4. Reuterina și alți compuși cu masă moleculară redusă

CAP 3CONTROL PE FLUX TEHNOLOGICLA FABRICAREA IAURTULUI

3.1 Control pe flux tehnologic în procesul de fabricare a iaurtului

3.2. Metode de analiza

3.2.1 Laptele materie prima

3.2.2. Metode de analiză a iaurtului

CAP. IVINFLUENȚA PROCESULUI TEHNOLOGIC ASUPRA CALITĂȚIINUTRIȚIONALE A IAURTULUI

4.1. Analiza lapteluin materie primă

4.2. Control pe flux tehnologic

4.3 Analiza iaurtului

[NUME_REDACTAT]

Anexe

INTRODUCERE

Alimentele funcționale, definite ca produse și/sau componente cu efecte benefice asupra sănătății, sunt considerate ca fiind fenomenul major în știința și producția alimentelor la acest început de mileniu. Pe măsură ce se evidențiază noi efecte privind influențele benefice ale alimentelor funcționale pentru prevenirea și chiar tratamentul unor boli, producția acestora se dezvoltă și se diversifică. Concomitent, se semnalează o creștere a interesului consumatorilor pentru produsele alimentare sau componente ale acestora capabile să asigure o stare bună de sănătate și să prevină îmbolnăvirile.

Produsele lactate fermentate tradiționale, ca iaurtul, laptele acru, chefirul, cumâsul, sunt cunoscute și consumate de multă vreme în Europa, Asia și Africa. Identificarea microorganismelor responsabile de fermentație și utilizarea lor la prepararea culturilor pure au condus la dezvoltarea a numeroase produse comerciale standard între care laptele acidofil (obținut cu Lactobacili), iaurt (Lactobacili și Streptococi) și lapte bifidus (BifidobacteriP). Din 1908, când Metchnicoff a stabilit că»PLF aduc beneficii pentru sănătate, inclusiv o prelungire a vieții, aceste produse probiotice au fost considerate "sănătoase" de către consumatori. Definiția general acceptată pentru probiotice le descrie ca suplimente alimentare sau furajere vii cu beneficii pentru om sau animale prin îmbunătățirea echilibrului microbian intestinal.

Principalele tulpini de bacterii folosite ca probiotice, Lb.acidophilus și diverse specii de bifidobacterii sunt organisme dominante în intestinul subțire și colonul uman. Aceste microorganisme joacă un rol în procesul de inhibare a dezvoltării bacteriilor patogene prin producerea de acizi organici și bacteriocine și prin deconjugarea sărurilor biliare.Proporția dominantă a acestor microorganisme în intestine poate scădea cu vârsta, în urma unor obiceiuri alimentare greșite, a tratamentelor cu antibiotice, și/sau stresului. Absența lor, o proporție redusă sau o viabilitate scăzută poate determina diverse tulburări digestive. Efectul consumului de culturi active pentru a echilibra aceste pierderi a fost în atenția cercetătorilor în ultimele decenii.

Produse lactate funcționale

Studiile inițiale privind beneficiile pentru sănătate ale consumului de probiotice au avut multe rezultate negative și a fost necesar să fie revăzute în lumina unor cunoștințe recente privind condițiile cerute pentru a obține rezultate pozitive: culturile terapeutice folosite trebuie să fie tolerante față de acizi și bilă (Peterson ș.a., 1983), produsul probiotic trebuie să conțină cel puțin 106 celule viabile pe ml (Alm, 1991) trebuie să se consume minim 100 ml produs de cel puțin două ori pe săptămână, iar culturile trebuie să fie capabile să producă acizi organici și alte componente biologic active în tractul gastrointestinal (Anon, 1995). Procedurile și criteriile pentru selecționarea acestor microorganisme au fost elaborate de Kurmann și Rasic (1991). In urma a numeroase studii s-a ajuns la concluzia că produsele lactate fermentate (iaurtul, laptele bătut, chefirul și altele) au funcționalitate fiziologică.în plus față de componentele biologic active conținute de laptele-materie primă, efectele de promovare a sănătățiii ale produselor lactate fermentate pot fi corelate și cu activitatea biologică a bacteriilor folosite la producerea acestor alimente și metaboliților rezultați în procesele de fermentare.

In principu, procesele de fabricare a produselor lactate fermentate nu sunt complicate (termostatarea laptelui însămânțat cu cultura specificăîn condiții controlate), însă unele etape ca încălzirea și tratamentele prin membrane, ca și fermentarea produselor trebuie modificate, încât condițiile de dezvoltare să fie convenabile noilor tulpini de bacterii capabile să producă concentrații ridicate de componente biologic active în aceste produse "tradiționale".

Ca alternativă tehnologică, de exemplu, în producția unor sortimente de iaurturi probiotice, unele bacterii dorite pot fi adăugate sub formă de culturi concentrate dupăîncheierea procesului de fermentare. Supraviețuirea acestor bacterii probiotice (în mod obișfiuit Lactobacillus acidophilus și bifidobacterii) necesită prezența acestora în număr mare (aprox. 106 ufc/ml) pentru a fi importante fiziologic pentru consumatori. Condițiile de mediu- din produsul finit, inclusiv aciditatea sau concentrația de 02 au un efect major asupra viabilității finale a culturii adăugate. Acest obiectiv important poate determina reformularea, modificarea conducerii procesului de fermentare, utilizarea unor adausuri pentru stimularea dezvoltării bacteriilor, noi materiale pentru ambalaje și poate alte ajustări ale procesului tehnologic.

Dacă laptele este fermentat cu bacterii lactice specifice ca Lactobacillus helveticus LBK-16H, proteinele sunt hidrolizate în tripeptide bioactive care reduc presiunea sanguină la fel ca inhibitorii enzimei de conversie.

CAP. 1

SUBSTANTA PROTEICĂ DIN LAPTELE DE VACĂ

1.1 Importanta proteinelor din lapte

Din punct de vedere tehnologic, proteinele laptelui sunt cel mai important constituent al laptelui, având un rol chete în fabricarea tuturor produselor lactate, cu excepția untului. Proteinele sunt compușii macromoleculari a căror moleculă este alcătuită din resturi de a-aminoacizi. Aminoacizii reprezintă unitățile structurale de bază ale proteinelor (Segal, 2006). Rolul proteinelor din lapte poate fi clasificat in:

> Nutrițional:

– o în toate produsele lactate care conțin proteine.

> Fizologic:

– o imunoglobnlinele, lactoferina, lactoperoxidaza, vitaminele din structura proteinelor, peptidele biologic-active derivate din proteine.

nologic-funcțional:

formarea gelurilor enzimatice, acide sau prin tratament

termic în brânzeturi, produse lactate acide, concentrate

proteice din zer și izolate; o asigură stabilitatea la încălzire în toate produsele lactate; o prezintă reactivitate de suprafață, contribuind la formarea

cazeinaților. concentratelor proteice din zer și izolatelor; o confera caracteristici reologice specifice tuturor produselorcare conțin proteine; o asigură echilibrul proteine/apă în toate produsele

conținând proteine din lapte.

1.2.Eterogenitatea proteinelor din lapte

Proteinele conțin aproximativ 95% din totalul azotului din lapte (Costin, 1991). Proteinele laptelui sunt un amestec eterogen de componente individuale dificil de separat. Considerând criteriul de separare al proteinelor prin acidifere, la pH aproximativ 4,6 precipită cazeinele, proteine care reprezintă aproximativ 78% din totalul azotului din lapte și rămâr în soluție proteinele zerului cunoscute și sub denumirea de proteine serice.

Cazeina este o fosfoproteină specifică laotelui formată dintr-un amestec de fracțiuni: a&-, ag-, (3-, și k-cazeine, fracțiuni cu masă moleculare diferită. Cea mai mare parte a k-cazeinei este glicozilată. La pH mai mare, numărul de molecule care asociază scade, chiar în cazul în care concentrația de CN este nare. Conținutul mare (8,5%) și distribuția aproape uniformă a restului de prolină este incompatibil cu organizarea a-heiix în moleculă. Aceasta, împreună cu absența clsteinei-cistinei și distribuția neregulată a sarcinii electrice, indică mai curând o structură necompactă, cum a fost confirmat de mai multe studii fizice.

[NUME_REDACTAT] și Hans, cele mai multe dintre grupările fosfat sunt situate împreună, în două secțiuni scurte de lanțuri pollpeptidice, conținând în mare parte resturi de acid gk: mic. Patru resturi fosfoseril, situate în regiunea foarte acidă (62-70) a lanțului polipeptidic de cazeină ccsi, se găsesc de asemenea, în regiunea 13-21 a p-cazeinei. O astfel de regiune omologă în lanțurile de ocSi și (J-cazeină ar putea juca un anumit rol în legarea calciului și formarea miceielor.

1.3 [NUME_REDACTAT] prezintă 4 variante genetice A, B, C și D, cu mobilități electroforetice cuprinse între aSi-CN și" p-CN. Cercetările au evidențiat faptul că toate aceste variante genetice ale aS2-CN au aceeași secvență a resturilor de aminoacizi, dar grade diferite de fosforilare post-translațională (Brignon ș.a., 1977) cuprinse între 10-14/moleculă. Locurile exacte și poate chiar numărul de grupări fosfat ale diferitelor componente nu sunt cunoscute în totalitate. Componentul predominant în, laptele de vacă este aS2-CN A-11P, o proteină formată dintr-un singur lanț polipeptidic, 2 resturi de cisternă și o punte disulfurică în interior. Proteina există predominant ca monomer (>85%), cu o punte disulfurică între resturile de cisteină 36 și 40, sau ca dimer cu punți disulfurice paralele și antiparalele (Farrell și al., 2004). aS2 cazeina este considerată cea mai hidrofilă fracțiune cazeinică datorită prezenței a 3 clusteri de grupări anionice formați din resturi fosfoseril și glutamil.

1.3.1.Cazeina P

P-cazeina reprezintă până la 45% din cazeina laptelui de vacă și proteina este solubilă în prezența calciului (0,03 M), la temperatură scăzută (4°C). Ea conține mai puțin fosfor decât asl -cazeina (0,5%, 5 atomi de fosfor în moleculă), dar mai multă prolină. Structura primară a p-cazeinei a fost determinată de Ribadeau-Dumas ș.a. pentru varianta p-A2-5P. Această proteină este constituită dintr-o singură catenă pollpeptidică formată din 209 resturi de arninoacizi, incluzând 5 resturi fosfoserll: Asp4, Asn5, Thr9, Sern, SerP5, Glu19, Gln20, Pro35, Gly5, Ala5, Val19, Met6, Leu22, Tyr4, Phe9, Lysn, Ile10, His5, Trpi, Arg4. Lipsește cisteina și cistina. Conținutul ridicat de prolină (16,7%) și repartiția uniformă a acesteia de-a lungul lanțului peptidic limitează posibilitatea formării structurii de a-helix. Se poate trage concluzia că molecula are probabil o structură terțiară foarte afânată, la temperatura camerei. Totuși, se pare că diversele grupări puternic hidrofobe ale moleculei pot da o conformație stabilă, p-cazeina este cea mai hidrófoba cazeină. Tot fosforul p-cazeinei se găsește sub formă de fosfoserină, localizat în două zone distincte ale moleculei. Patru resturi fosfoseril sunt în partea N-terminală a peptidei (restul 1-25) în pozițiile 15,17,18 și respectiv 19. Al cincilea rest fosfoseril al p-CN A2 se găsește în poziția 35. Varianta p-CN C nu are serină din poziția 35 fosforilată.

Capătul N-terminal codifică secvența de aminoacizi cu sarcină electrică dar și clusterul fosfoserinic. Această secvență inițială a proteinei diferă de cealaltă parte a moleculei, care abundă în resturi de aminoacizi neutri și hidrofobi (Farreli și al., 2004). Această distribuție neobișnuită a aminoacizilor, cât și sarcina negativă plasată exclusiv în capătul N-terminal îi conferă p-cazeinei mobilitate destul de mare, astfel că este eliberată din micela de CN la temperatură joasă (Aoki și al., 1990).

1.3.2.Cazeina K

Familia k-cazeinelor e formată dintr-un component major lipsit de carbohidrați și cel puțin 6 componenți minori cu diferite grade de fosforilare și glicozilare. k-cazeina așa cum a fost izolată din lapte apare ca un amestec de polimeri, de la dimeri la octameri, legați prin punți disulfurice (Graves și a!., 1998). De asemenea, k-cazeina este legată atât fizic cât și chimic în micelă și tratamentul termic determină agregarea acesteia prin interacții ale grupărilor suflhidril libere.

Cazeina k este solubilă în prezența calciului la orice temperatură. în prezența calciului, în concentrație 0,3-0,4 M la pH 7 și temperatura 20°C, complexul cazeinic disociază, cazeinele as și p precipită și fracțiunea k rămâne în soluție. Cazeina k joacă rol de coloid protector pentru celelalte cazeine. Este săracă în fosfor, (0,2%, 1-2 atomi de fosfor în moleculă) în schimb are un conținut ridicat în serină și treonină și două resturi de cisteină în molecula nativă. Formele minore ale Cazeina k.

Familia k-cazeinelor e formată dintr-un component major lipsit de carbohidrați și cel puțin 6 componenți minori cu diferite grade de fosforilare și glicozilare. k-cazeina așa cum a fost izolată din lapte apare ca un amestec de polimeri, de la dimeri la octameri, legați prin punți disulfurice (Graves și a!., 1998). De asemenea, k-cazeina este legată atât fizic cât și chimic în micelă și tratamentul termic determină agregarea acesteia prin interacții ale grupărilor suflhidril libere.

k-cazeina este cunoscută ca un component stabilizator al micelelor de cazeină din lapte. Are proprietăți de asociere similare cu cele ale p-CN. Cazeina k este solubilă în prezența calciului la orice temperatură. în prezența calciului, în concentrație 0,3-0,4 M la pH 7 și temperatura 20°C, complexul cazeinic disociază, cazeinele as și p precipită și fracțiunea k rămâne în soluție. Cazeina k joacă rol de coloid protector pentru celelalte cazeine. Este săracă în fosfor, (0,2%, 1-2 atomi de fosfor în moleculă) în schimb are un conținut ridicat în serină și treonină și două resturi de cisteină în molecula nativă. Formele minore ale k-.

1.4 Proteinele serice

Proteinele serice reprezintă un grup de proteine care rămâne solubilain lapte sau zer, după precipitarea CN la pH 4,6 și 20°C. Fac parte din această categorie a-lactalbumina (a-LG), B-lactoglobuiina (B-LG), serum albúmina (SA), imunoglobuiinele (Ig) și proteozo-peptonele care reprezintă fracțiunile majore. Dar, între componentele prezente se mal află și lactoferina (LF) și fragmente de CN, precum și proteine dl:, membrana globulelor de grăsime.

Proteinele serice au o mare hidrofobicitate și prezintă o structura compactă a lanțului peptidic. Majoritatea conțin structuri sub formă de a-helix și B-sheet, iar sarcina electrică este repartizată omogen în toat structura. Aceste proteine devin insolubile la pH mai mic de 6,5 clacă laptele este încălzit. Această modificare este produsă în princip datorită denaturării proteinelor. Denaturarea nu implică agregarea, de proteinele precipită pe micelele de cazenă și rămân astfel dispersate.

1.4.1. α-lactalbumina

Funcția biologică a a-lactalbuminei (a-l_A) este aceea de coenzlmă îli sinteza lactozei. Laptele de vacă conține 1,2-1,5 g/l a-LA (Jenne: 1974). a-LA este formată din 123 aminoacizi și prezintă două variau-genetice A și B, varianta B cu masa moleculară 14.178 Ds fiin predominantă.

Proteina este mică, împachetată compact și de formă ap mat i sferică. Nu asociază decât la tărie ionică mică. Atât varianta genetic? ¿ cât și B conține 4 punți disulfurice. a-lactalbumina are un situr specii] neexpus pentru legarea unui ion de calciu. Calciul este legat puternic și stabilizează conformația proteinei. îndepărtarea calciului, sau scădere: pH-ului la 4 ce determină pierderea ionului de Ca, determină o deplin parțială într-o stare topită a globulei. în această stare proteina va f denaturată termic ireversibil la temperatură relativ scăzută. a: lactalbumina nativă prezintă o completă regenerare după tratamente termic, dacă nicio altă proteină nu este prezentă în timpul tratamentului termic. O proporție mică din a-LA prezentă în lapte este glicozilată pe un rest de Asn.

1.4.2 β-lactoglobulina

A doua proteină serică majoră este p-lactoglobulina ((3-LG) și proprietățile sale tind să le domine pe cele ale celorlalte proteine serice, în special în ceea ce privește reacția la tratamentul termic. Proteina de referință pentru familia p-lactoglobulinei este considerată p-LG B, formată din 162 aminoacizi, cu masa moleculară medie ~18277. Solubilltatea și pH-ul depind de tăria ionică, dar proteina nu precipită la acidifierea laptelui.

Structura secundară și terțiară a p-LG sunt cunoscute în detaliu. p-LG conține două punți disulfurice -S-S- și o grupare liberă sulfhidril, neexpusă în stare nativă. Legăturile se realizează între Cys 66 și Cys 160 șl Cys 106 și Cys 119, iar Cys 121 are gruparea tiolică liberă (Macovei, 2006).Proteina suferă transformări în structura terțiară și cuaternară cu schimbarea pH-ului și a temperaturii. în lapte este prezentă ca dlmer (M=36,6 kDa).

Ambele molecule sunt legate strâns una de cealaltă prin interacții hidrofobe. Dimerul disociază la temperatură ridicată. La pH mai mic de 5,5, B-LG se asociază pentru a forma octameri, deși pot apărea și agregate mai mici. La pH mai mic de 3,5 p-LG nu asociază. De asemenea, peste 7,5 pot apărea numai monomerii. Aceste modificări însoțesc tranziția Tanford la pH 7,5, care reprezintă o modificare a structurii terțiare, ce conduce la expunerea grupelor sulfhidril, acestea devenind reactive.

1.5 Componente minore

Laptele conține și proteine în cantități mici, sau sub forme de urme. Importanțaacestora a fost studiată pe larg în ultimii ani (Macovei și Costin, 2006) deoarece multe dintre componente sunt compuși cu rol biologic activ (Schrezenmeier și al., 2000), unele fiind chiar considerate substanțe nutraceutice. în tabelul 1.9. sunt prezentate principalele proteine minore.

[NUME_REDACTAT] sunt anticorpi produși ca răspuns la reacția de stimulare produsă de antigenil specifici. Molecule glicoproteice eterogene ale Ig au o compoziție variată și prezintă o foarte mare specificitate față de aniigeni. în lapte sunt prezente mai multe clase de imunoglobuline (G-gamaglobuline, M-macroglobuline și A).

IgM este un pentamer format din molecule de tip IgG unite printr-un component de tip J. Masa moleculară a IgM este de aproximativ 90.0000 Da iar diametrul de 30 nm. IgM este un anticorp pentru grupele pollzaharidice din pereții celulelor bacteriene și acționează chiar împotriva bacteriilor și a virusurilor. O singură moleculă de IgM poate flocula două molecule, proces cunoscut sub denumirea de aglutinare. Aglutinarea depinde de pH și tăria ionică. Unele aglutinine pot prezenta reacția de aglutinare la temperaturi mai mici de 37°C și- chiar mai mici de 15°C. Astfel, ele pot aglutina și alte particule antrenate odată cu virusurile și bacteriile. Acest proces este o floculare nespecifică, iar imunoglobulinele care o produc sunt denumite crioglobuline.

Din clasa imunoglobullnelor M fac parte și lactenina U și iactenina L3, inhibitori ai bacteriilor G(+). Lacteninele sunt aglutinine, iar lactenina L3 acționează chiar și asupra unor tulpini de Lactococcus iactis. Clasa IgM include și ce! puțin o crioglobulină. Aceasta determină flocularea grăsimii lapteluj.împreună cu celulele bacteriene.

În modobișnuit aglutinarea sedimentează bacteriile la partea inferioară a tancurilor de depozitare, în timp ce crioglobulinele separă bacteriile împreună cu grăsimea la suprafața laptelui. Aglutininele sunt inactivate de tratamentul termic și de omogenizare.Dar, principala funcție a imunoglobulinelor este să confere imunitate nou-născutului, care după primele zile de la naștere poate absorbi imunoglobulinele intacte din colostru direct în sânge, prin tractul intestinal. Unele specii, inclusiv oamenii pot transmite îg in utero, iar ingestia laptelui colostral previne infecțiile intestinale. în lapte sunt prezente în concentrații variabile IgG (1 și 2), IgA și IgM. în colostru cantitatea de imunoglobuline este mare de 30 și chiar de 100 ori mai mare față de lactația târzie (Macovei, 2006).

1.5.1 [NUME_REDACTAT] lapte și în sânge s-au identificat două angiotensine (angiotensina-1 și angiotensina-2). Angiotensina 1 (ANG-1) este o proteină formată dintr-o singură polipeptidă neglicozilată cu masa moleculară 14577 Da, care conține 125 aminoacizi și trei punți disulfurice în moleculă.

ANG-2 este o proteină formată din 123 aminoacizi cu trei punți disulfurice și masă moleculară de 14522 Da. Rolul și importanța AGN a fost prezentat de Macovei (2006).

1.5.2 [NUME_REDACTAT] forme ale kininogenului au fost identificate în lapte: un compus cu masă moleculară mare (>68.000Da) și unul cu masă moleculară mică (16.000-17.OOODa) (Wilson și al., 1989). Bradichinina a fost izolată din lapte și este o peptidă biologic activă care conține nouă aminoacizi eliberați din kininogenul cu masă moleculară mare. Kininogenul din plasmă are un rol important în coagularea sângelui, iar bradichinina induce hipertensiune și este implicată în diureză și în alte procese fiziologice.

1.5.3 Factorii de creștere

O mare diversitate de hormoni, inclusiv factorul de creștere epidermal, insulina, factorii de creștere tip insulina 1 și 2, factorul de creștere aua2

1.5.4 [NUME_REDACTAT] (EC 3.2.1.17) este o altă enzimă cu efect bactericid care hidrolizează polizaharidele din pereții celulelor bacteriene, determinând liza bacteriilor. în laptele de vacă activitatea lizozimuiui este foarte slabă în timp ce, în lapte!" man, este considerabil mai mare.

1.5.5 [NUME_REDACTAT] (EC 1.1.3.22) poate cataliza oxidarea xantinei la acid uric dar și oxidarea altor substanțe (aldehide și purine). Mulți compuși, chiar și oxigenul pot fi acceptori de hidrogen. Enzima reduce nitrații, care apar în lapte numai sub formă de urme, la nitriți. Această proprietate poate fi valorificată la fabricarea brânzeturilor la care adaosul de nitrat se realizează pentru a împiedica dezvoltarea bacteriilor butirice. Nitratul adăugat poate fi redus în prezența xantinoxidazei, iar laptele are o concentrație relativ ridicată de enzimă. Cea mai mare parte a enzimei este asociată cu membrana globulelor de grăsime și din acest motiv nu este decât parțial activă, dar activitatea crește prin tratamente ca răcirea și omogenizarea, astfel eliberându-se enzima.

1.5.6 Xantinoxidaza nu este prezentă în laptele uman și este inactivată de tratamentul la 80°C, timp de 10 secunde.

1.5.7 Superoxiddismutaza(EC 1.15.1.1) catalizează reacția de oxidare a unei molecule simultan cu reducerea alteia. Anionul superoxid 0*2 trece în apă oxigenată și oxigen.

CAPITOLUL 2

BACTERI LACTICE

2.1. Aspecte generale

Conform noilor concepte moderne privind extinderea producerii pe scară largă a alimentelor funcționale, numeroși oameni de știință, pediatri, fiziologi și nutriționiști consideră diferitele tipuri de lapte fermentat ca fiind produse din aceasta categorie, ce beneficiază de activitatea biochimică complexă a culturilor de microorganisme, între care speciile dominante sunt bacteriile lactice.

Pentru sănătate. Acestea sunt induse atât de celulele microbiene, care ingerate și menținute viabile induc modificări și influențe pozitive în mediul Intestinal, cât șl de metabolici formați prin activitatea lor fermentativă în laptele utilizat ca substrat.Produsele lactate fermentate tradiționale, cum sunt iaurtul sau laptele acidofil, sunt produse a căror tehnologie este bine coordonată beneficiind de activitatea unor bacterii specifice, utilizate în-monocultură sau culturi multiple diverse. Taxonomia și morfologia acestor bacterii sunt bine cunoscute, ceea ce face ca ele să fie ușor de detectat și diferențiat.

Recent s-a dezvoltat generația nouă de produse lactate acide, pentru realizarea cărora alături de culturile tradiționale sunt utilizate bacterii lactice cu proprietăți fermentative și fiziologice specifice, unele cu proprietăți profilactice, cum sunt de exemplu specii ale genului Bifidobacterium, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei etc., cunoscute sub denumirea de culturi probiotice.Ca urmare a particularităților metabolice șl tehnologice ale acestor microorganisme, diferite de cele ale culturilor tradiționale, a fost necesară elaborarea unor proceduri specifice de producție șl control care prevăd:

monitorizarea evoluției fiecărei specii pe parcursul procesului de fabricației;

controlul interacțiunilor dintre diferitele specii aflate în culturi multiple;

adoptarea unor proceduri selective și cât mai eficiente pentru diferențierea speciilor.

2.2. Particularități morfo-fiziologice generale ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.2.1. [NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT] include peste 25 de specii distincte, diferențiate pe baza proprietăților fermentative, în special, după natura proceselor fermentative pe care le catalizează (homofermentative și heterofermentative). în plus, speciile genului Lactobacillus se disting de alte bacterii lactlce prin conținutul de baze azotate G+C%, care în acest caz are valori de 32-53%.Din punct de vedere morfologic lactobacilii se prezintă sub formă de bastonașe drepte sau curbate cu dimensiuni (0,5 -1,2) x (1 -10) um, care în anumite condiții de mediu își pot modifica morfologia căpătând forme derivate de la coci, ceea ce poate împiedica uneori Identificarea și diferențierea speciilor.

Din punct de vedere fiziologic lactobacilii sunt bacterii facultativ anaerobe, care, In general, cresc greu în prezența oxigenului, concentrații de numai 5% C02 putând stimula dezvoltarea lor. Domeniul optim al temperaturilor de dezvoltare este de 30…409C, dar pot să crească la temperaturi de 5,..53eC. Se dezvoltă în medii cu pH < 5,0, cu optim în domeniul pH = 5,5 – 5,8. în tabelul 2.2 se prezintă unele proprietăți fiziologice specifice, prin care bacteriile din genul Lactobacillus pot fl diferențiate de alte bacterii tactice.

Ca urmare a auxotrofiei față de numeroși nutrienți, precum vitamine și alți micronutrienți, aceste bacterii se dezvoltă bine în medii complexe, bogate din punct de vedere nutritiv.Din grupul lactobacililor homofermetativi fac parte specii capabile să producă peste 85% acid lactic, ca unic produs final prin metabolizarea glucozei, precum: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, L. leichmannii, L. acidophilus etc. Lactobacilii heterofermentativi produc prin fermentație aproximativ 50% acid lactic și cantități apreciabile de dioxid de carbon, acetat și etanol.

Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Cunoscute ca parte componentă a culturii starter pentru iaurt, tulpinile de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (sinonim Lactobacillus bulgaricus) constituie microbiota autohtonă a produselor fermentate de acest tip.Studiate de foarte multă vreme caracterele morfologice ale acestor tulpini sunt în prezent bine cunoscute, alte elemente particulare nemaifiind raportate.

Din punct de vedere microscopic, celulele de L. bulgaricus se prezintă sub formă de bastonașe cu capetele rotunjite, cu dimensiuni de (0,5-0,8)x(2,0-9,0) /vm, separate sau asociate de obicei în lanțuri scurte, aranjate ca palisade. în culturile cu fază staționară prelungită se pot observa adesea și lanțuri lungi. De asemenea, în celulele provenite din culturi vechi se pot evidenția ușor, prin colorare diferențială sau cu albastru de metilen, incluziuni intracelulare de metacromatină.

Lactobacillus bre vis

Din punct de vedere taxonomic specia L. brevis este clasificată ca aparținând grupului filogenetic L. casei– Pediococcus.tulpini de L. brevis pot fi frecvent izolate din lapte, brânzeturi, microbiota epifită a plantelor și boabelor de cereale, ape reziduale, produse din carne și vegetale fermentate, furaje, materii fecale sau microbiota bucală și intestinală a oamenilor și a șoarecilor.

în culturi pure formează colonii cu aspect rugos, plate, adesea translucide. Deși majoritatea tulpinilor formează colonii nepigmentate, la unele tulpini s-au evidențiat colonii cu biomasă de culoare portocalie sau roșie. în preparat microscopic pot fi evidențiate bastonașe drepte sau curbate, cu capetele rotunjite, în general cu dimensiuni reduse (0,7-1,0)x(2,0-4,0) /jm,uneori putând fi evidențiate și bastonașe mai lungi, singulare sau sub formă de lanțuri scurte. Celulele provenind din culturi vechi prezintă bipolar incluziuni de metacromatinâ care pot fi evidențiate prin colorare diferențială (metoda Gram) sau prin colorare simplă cu albastru de metilen.

Un criteriu important de diferențiere a tulpinilor de L. brevis îl poate constitui tipul de proteine inumologic active din structura stratului S a peretelui celular, cu mase moleculare cuprinse între 38-55 Da.Compoziția în acizi grași reprezintă de asemenea un criteriu modern de identificare și clasificare a tulpinilor de Lactobacillus brevis. Caracteristică pentru acestea este prezența preponderentă a acizilor hexadecanoic (16:0), octadecanoic (18:1) și lactobacilic (19:0), cu concentrații variabile în funcție de etapa fiziologică de creștere, compoziția mediului fermentativ și temperatura de cultivare, precum și metodologia aplicată pentru extracția lipidelor celulare (Teixeira, 1999b).

Din punct de vedere fiziologic, tulpinile de Lactobacillus brevis sunt caracterizate ca bacterii lactice microaerofile, cu metabolism lactic strict heterofermentativ, prin care hexozele sunt convertite pe calea fosfocetolazei în acid lactic, etanol, acid acetic și C02, în condițiile absenței sistemului enzimatic fosfotransferazic specific pentri4,fermentarea glucozei, fructozei și lactozei (Teixeira, 1999b). Studii recente.

Au demonstrat că, prin cultivare în condiții anaerobe, în prezența fructozei se produce inducția biosintezei enzimelor din complexul transferazic și a enzimelor glicolitice care permit metabolizarea fructozei pe calea Emden-Meyerhof.La peste 90% din tulpinile de L. brevis s-a evidențiat capacitatea de a fermenta arabinoza, fructoza, glucoza și gluconatul, maltoza, melibioza și riboza, în timp ce esculina, galactoza, lactoza, rafinoza, zaharoza și xiloza sunt fermentate de 11-89% din tulpini. S-a stabilit de asemenea că L. brevis este incapabil să se dezvolte în medii sintetice ce conțin pentoze ca unice surse de glucide fermentescibile.

Spectrul de glucide fermentescibile nu reprezintă însă un criteriu suficient pentru diferențierea tulpinilor. Teste suplimentare bazate pe studii genetice sau de mobilitate elecroforetică a lactatdehidrogenazelor sunt recomandate pentru diferențierea tulpinilor de L. brevis de cele aparținând speciilor: L. buchneri, L. hilgardii, L. collinoides sau L. kefir.

Lactobacillus acidophilus

Izolată pentru prima data de Morb în anul 1900 din fecale de nou născuți, bacteria este acum recunoscută pentru proprietățile sale probiotice cu implicații pozitive în microbiota tractului gastrointestinal. Pe parcursul evoluției au intervenit multe modificări în descrierea sa taxomonică și a caracterelor metabolice (fiziologice și biochimice).

Asociate cu microbiota intestinală a oamenilor și animalelor, sursele frecvente de izolare a tulpinilor de L. acidophilussunt fecalele sugarilor și a persoanelor mature cu diete bogate în lapte, lactoză sau dextrine.

Numeroase studii au demonstrat potențialul tulpinilor de L. acidophilusde a se adapta și a acționa în tractul gastro-intestinal, în simbioză cu alte cinci specii de lactobacili homofermentativi, împreuna cu care formează grupul L. acidophilus șl anume: L. crispatus, L. amylovorus, L. galinarum, L. gasseri, L. johnsonii (Klaenhammer și Russell, 1999). Aceste specii considerate probiotice au activitate benefică în organism concretizată în:

activarea și menținerea microbiotei normale;

interferență negativă cu patogenii bazată pe excludere și antagonism:

acțiune imunomodulatoare și imunostimulatoare;

activitate anticancerigenă și antimutagenă;

deconjugarea acizilor biliari;

producerea de lactaza in vivo;

scăderea colesterolului seric.

Din acest punct de vedere există însă șl opinii contradictorii privind rolul, ecologia șl beneficiile speciilor probiotice de Lactobacillus în tractul gastro-intestinal.Din punct de vedere fiziologic speciile grupului L. acidophilusau fost caracterizate ca bacterii lactice cu metabolism strict homofermentativ ( >85% acid lactic), capabile să se dezvolte și să acționeze la temperatura de 45°C. Ca glucide fermentescibile, hexozele sunt fermentate preferențial pe cale Emden-Meyerhof-Parnas (EMP), ca urmare a potențialului tulpinilor de a produce aldolazâ și fosfocetolază, apoi sunt fermentate pentozele și giuconatul.

In anul 1995, Hammes și Vogel au grupat lactobacilii pe baza proprietățUor ior fermentative și particularitățile filogenetice. Astfel, au definit ca specii din categoria Aa speciile aparținând genului Lactobacillus strict homofermentative, din care fac parte: L. delbrueckii, L. jensenii, L. helveticus, L. amylophilus și L. kefiranofaciens.

Speciile grupului L. acidophilusse disting, de" asemenea, prin proprietățile lor antimicrobiene, prin formarea de metaboliți cu efect bioconservant precum: acid lactic (>85%), peroxid de hidrogen și bacteriocine. Și în acest caz, tulpinile aparținând diferitelor specii prezintă proprietăți biochimice variabile și particulare.

La baza principiilor moderne de diferențiere a tulpinilor de L. acidophilusstau determinările genetice și de biologie moleculară bazate pe analiza secvențelor de rARN, analiză de tip RAPD – [NUME_REDACTAT] Polymorphic ADN sau utilizarea de primeri de natură nucleotidică cu specificitate de specie. Aceste metode moderne, caracterizate prin înaltă acuratețe, impun condiții deosebite de analiză.

Lactobacillus casei

Bacteriile aparținâd speciei Lactobacillus casei apar ca tulpini cu proprietăți fiziologice și genetice eterogene asociate cu microbiota ecosistemelor alimentare. Ele sunt evidențiate ca factori cu acțiune fiziologică, funcțională, din categoria promotorilor sănătății umane și animale.Prezente în lapte și produse lactate, de unde se izolează frecvent, tulpinile de L. casei mai pot fi asociate cu microbiota furajelor, a legumelor proaspete și fermentate, a cârnaților proaspeți, a aluaturilor congelate, sau, in vivo, cu microbiota intestinală sau microbiota a cavităților bucale și vaginale (Gobbetti, 1999).

Din punct de vedere taxonomic, precizările referitoare la descrierea și clasificarea tulpinilor de L. casei sunt în continuă schimbare. în ultima ediție a Bergey's Manual of [NUME_REDACTAT] sunt descrise patru subspecii distincte de L. casei și anume: L casei subsp. casei, pseudoplantarum (nu fermentează rafinoza și melibioza), rhamnosus (fermentează ramnoza) și tolerans (rezistă la temperatura de 729C, timp de 40 minute).

Studii recente bazate pe hibridare ADN-ADN au demonstrat o înaltă similaritate între tulpinile de L. casei subsp casei, pseudoplantarum și tolerans, care sunt distinct diferențiate de L. casei subsp. casei. Unii autori, însă, au clasificat tulpinile de L. casei subsp. casei ca L. paracasei subsp. paracasei și tolerans. De asemenea, ca urmare a similarităților genetice ale unor tulpini de L. casei subsp. rhamnosus cu tulpini de L. rhamnosus, unele tulpini comerciale au fost clasificate ca aparținând acestei specii. De exemplu, tulpina comercială L. casei subsp. casei ATCC 393 prezintă caractere comune cu tulpina L. rhamnosus ATCC 15820. Alte studii au demonstrat că aceste tulpini comerciale pot fi considerate ca subspecii ale speciei L. zeae. Cele mai recente date, care au la bază analize genetice bazate pe studiul secvențelor 16S din structura rARN^au demonstrat că din grupul L. casei fac parte trei specii și anume: L. zeae (care include tulpini de L. zeae și L casei), o specie care include tulpini de L. paracasei și L. casei ATCC 334 și L. rhamnosus (Gobbetti, 1999).

Morfologic, L. casei se diferențiază prin forma celulelor prezente ca bastonașe cu capetele drepte, cu dimensiuni de (0,7-1,1 )x(2,0-4,0) /jm, care tind să se asocieze în lanțuri.Alte particularități distincte ale speciilor sunt compoziția petidoglicanului din structura peretelui celular, ce are ca unități de bază L-Lys-D-Asp, și compoziția poliglucidicâ, care determină specificitatea serologică (B și C), pe baza conținutului.

2.2.2. [NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT] include bacterii lactice, cu formă sferică („coccus'), Gram pozitive, cu multe proprietăți metabolice similare, dar care populează habitaturi diverse, unele prezentând proprietăți fiziologice distincte.

Streptococcus thermophilus

Specia unică din categoria streptococilor lactici, care s-a păstrat în acest gen după reorganizarea și reclasificarea speciilor, a fost definită cu 60 de ani în urmă de Sherman ca Streptococcus thermophilus. Ulterior, în anul 1984, pe baza studiilor genetice de analiză a omologiei ADN-ADN și a conținutului de acizi grași din compoziția structurilor membranare, specia a fost reclasificată ca Streptococcus salivahus subsp. thermophilus, nomenclatură care ulterior a fost puțin adoptată de comunitatea microbiologilor incluzând și producătorii de culturi starter comerciale. Diferențele fenotipice evidențiate ulterior (1987) între tulpinile de Streptococcus salivahus și Streptococcus thermophilus și corelat și cu apartenența lor la biotopuri. diferite au îndreptățit taxonomiștii să reconsidere specia Streptococcus thermophilus, acesta fiind denumirea cea mai acceptată în prezent.

Datele privind ecologia și originile tulpinilor de S. thermophilus sunt incerte, aceste fiind considerate încă enigme. La fel ca și alte bacterii lactice, S. thermophilus este bine adaptată la medii asociate cu laptele, fiind frecvent izolată din lapte și produse lactate tratate termic (rezistă prin tratament la 60'C, timp de 30 minute), microbiota suprafețelor ustensilelor și utilajelor din industria laptelui (Hutkins, 1999).

2.2.3. [NUME_REDACTAT]

În anul 1985, Schleifer și colab. au definit genul Lactococcus, format prin reorganizarea genurilor Streptococcus și Lactobacillus, cu reconsiderarea speciilor: Streptococcus lactis, Streptococcus raffinolactis, Lactobacillus hordniae și Lactobacillus xylosus. Ulterior, pentru a nu crea confuzii generate de aspectul microscopic diferit (bastonașe) al ultimilor două specii, acestea au fost din nou incluse în genul Lactobacillus, deși s-a constatat că singura diferență biochimică între Lactococcus lactis subsp. lactis și Lactobacillus xylosus constă în faptul că ultima are abilitatea de a metaboliza xiloza.

Criterii principale care au stat la baza reclasificării sunt: structura peretelui celular, compoziția în acizi grași și menaquinone. Membrii genului Lactococcus sunt bacterii lactice Gram-pozitive, de forma coccus sau forme derivate de la aceasta, putând prezenta celule ovoidale, în funcție de condițiile de cultivare. Celulele, care de obicei sunt asociate în perechi sau lanțuri scurte, au diametre de 0,5 -1,5 um și nu prezintă mobilitate.

Caracterizați prin auxotrofie severă față de unii aminoacizi și vitamine, lactococii au capacitatea de a se dezvolta în domeniul de temperatură 10…45°C, cu optim la temperaturi de 25…30°C. Nu au capacitatea să crească în prezență de 0,5% NaCI. Aceste proprietăți sunt utile în diferențierea speciilor genului Lactococcus de cele ale genul Streptococcus, și în special de Streptococcus thermophilus.Dintre factorii de creștere importanți pentru dezvoltarea și activitatea fiziologică a lactococilor cei mai importanți sunt animoacizii izoleucină, valină, leucină, histidină, metionină, argininâ, prolină, glutamat, serină și treonină, și vitaminele biotina, piridoxalul, acidul folie, riboflavina, niacina, tiamina și acidul pantotenic. în plus, unele microelemente sunt esențiale, alături de glucoza, pentru dezvoltarea optimă în medii definite. în lapte, timpul de generație este de 60-70 minute, și de numai 35-40 de minute în medii sintetice cu compoziție optimizată din punct de vedere nutrițional.

2.2.4. [NUME_REDACTAT]

Descoperite de multă vreme speciile genului Leuconostoc erau cunoscute ca bacterii lactice cu proprietăți fiziologice și biochimice aproape similare cu cele ale lactobacililor heterofermentativi, diferențiindu-se de aceștia prin morfologie și proprietatea particulară de a produce D-lactat din glucoza.

În prezent, studiile bazate pe analiza caracterelor moleculare și, în special, a acizilor nucleici au adus elemente noi pentru identificarea și clasificarea tulpinilor de Leuconostoc sp. Astfel, analizele tipurilor de ARN ribozomal (16S și 23S) și a genei rpoC, care codifică subunitatea (3 a ARN polimerazei ADN dependentă, la tulpinile de Leuconostoc, comparativ cu alte bacterii heterofermentative, au evidențiat că acestea pot fi grupate în trei genuri distincte, reunite în grupul Leuconostoc și anume: Leuconostoc, Wiessella și QEnococcus (tabelul 2.15),

Reprezentanții genului Leuconostoc sunt, în general, asociați cu microbiota epifltă a fructelor și legumelor și microbiota specifică produselor lactate și a preparatelor din carne fermentate.

Morfologic se diferențiază prin forma sferică a celulelor, care uneori derivă în forme lenticulare asemănătoare unor bacili cu dimensiuni reduse și cu capetele drepte. Prin cultivare pe medii de cultură specifice, în condiții optime, celulele au dimensiuni de (0,5-0,7)x(0,7-1,2) um și sunt aranjate în perechi sau lanțuri scurte, spre deosebire de condițiile naturale, când stresul la care sunt supuse celulele generează modificări morfologice, evidențiate în principal prin apariția de lanțuri lungi.Asemenea altor bacterii lactice, și tulpinile de Leuconostoc sp. impun pentru dezvoltare medii complexe bogate în glucide, peptide, aminoacizi, vitamine și microelemente.

Acționând optim în domeniul de temperaturi 20…30°C și pH=6,5, speciile de Leuconostoc au abilitatea exclusivă de a fermenta glucoza pe calea pentozofosfatului producând D-lactat, etanol și C02. în plus, se poate forma și acetat; atunci când coenzima NADH trece în forma oxidată, în prezența fructozei sau a oxigenului, pe calea NADH oxidazei.Testele moderne de diferențiere a speciilor sunt bazate pe: analiza compoziției peretelui celular (la tulpinile de Leuconostoc sp. G+C < 50 %), studiul omologiei ADN-ului prin analiză de tip PCR (în limba engleză, [NUME_REDACTAT] Reaction) sau analize de tip RAPD (din limba engleză, [NUME_REDACTAT] Polymorphic DNA) și PFGE (din limba engleză, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]). Aceste studii prezintă importanță pentru caracterizarea tulpinilor starter și recomandarea lor pentru procese fermentative particulare.

2.2.5. [NUME_REDACTAT]

Deși cunoscute de mai multă vreme, interesul specialiștilor pentru bifidobacterii a început să ia amploare abia după anii '80, odată cu extinderea utilizării acestora ca aditivi alimentari, în scopul obținerii de alimente funcționale sau în compoziția unor suplimente nutritive.

Multă vreme, bifidobacteriile au fost clasificate ca membri ai unor genuri diferite (Bacillus, Bacteroides, Bacterium, Lactobacillus, Corynebactehum, Actinobacterium, etc), asocierea fiind realizată pe baza similarității unor proprietăți morfologice și fiziologice. în prezent, genul Bifidobacterium este recunoscut ca gen distinct al ordinului Actinomycetales și cuprinde specii de bacterii cu proprietăți fermentative, asociate cu microbiota cavităților organismelor umane și animale (Hoover, 1999).

Din punct de vedere taxonomic, bacteriile din genul Bifidobacterium pot fi diferențiate de alte actinomicete, cum sunt cele incluse în genurile Streptomyces șl Nocardia, pe baza tipului de perete celular. La bifidobacterii peretele celular este de tipul VIII, caracterizat prin conținut ridicat de ornitină.

Ediția a IX-a a Bergey's Manual of [NUME_REDACTAT] descrie 24 de specii de bifidobacterii, dintre care speciile: bifidum, longum, infantis, breve, adolescentis, angulatum, catenulatum, pseudocatenulatum și dentium, considerate de origine umană, sunt predominante în microbiota colonului și implicit în materii fecale și ape reziduale. Toate aceste specii pot fermenta lactoza, o caracteristică importantă pentru rolul lor de culturi starter probiotice în industria laptelui.

Nu toate bifidobacteriile aparțin categoriei GRAS (din limba engleză, [NUME_REDACTAT] as Safe). Tulpini de B. dentium (cunoscute și prin denumirile sinonime B. appendicitis sau Actinomyces eriksonii) , frecvent izolate din carii dentare, cavitatea bucală, fecale, cavitatea vaginală, abcese sau apendice, pot avea potențial patogen.

Rolul probiotic al bifidobacteriilor este analizat întotdeauna prin prisma relației organism gazdă-populație bacteriana, care depinde de capacitatea bacteriilor din cultura starter de a se readapta in vivo. Aceasta este o caracteristică specifică tulpinilor de origine umană. Tulpini de B. animalis, izolate din fecale animale, și utilizate ca probiotice, s-au dovedit ineficiente datorită rezistenței lor scăzute, determinând reducerea drastică a viabilității, în principal la temperaturi de refrigerare.

Principalele proprietăți ce caracterizează rolul probiotic atribuit bifidobacteriilor sunt (Hoover, 1999):

controlul și reglarea componenței microbiotei intestinale, în paralel cu creșterea rezistenței față de afecțiunile enterice;

prevenirea și tratamentul bolilor diareice;

transformarea metaboliților toxici;

deconjugarea sărurilor biliare;

prevenirea constipației; stimularea peristaltismului intestinal; controlul stratului mucinic de la suprafața cavității intestinale;

protecția funcției ficatului;

reducerea colesterolului seric;

reducerea presiunii sanguine;

proprietăți imunomodulatoare și imunostimulative;

potențial anticancerigen;

producerea de factori de creștere (micronutrienți și vitamine);

îmbunătățirea toleranței față de lactoză;

prevenirea infecțiilor vaginale de origine fungică

degradarea nitrozaminelor și metabolismul ionilor de amoniu;

îmbunătățirea absorbției calciului;

refacerea microbiotei intestinale utile după tratamente cu antibiotice, chimioterapie sau cobaltoterapie.

2.2.6. [NUME_REDACTAT]

Bacteriile lactice clasificate în genul Pediococcus sunt repartizate în șapte specii diferite (P. damnosus, P. parvulus, P. inopinatus, P. dextrinicus, P. pentosaceus, P. acidilactici și P. urinaeequî) caracterizate prin proprietăți morfologice, fiziologice, nutriționale și genetice distincte.

Microscopic, se disting ca celule de forma sferică, cu diametru 0,4-1,4 fjm, asociate în perechi sau tetrade, ca urmare a diviziunii, după două planuri perpendiculare.

Coloniile formate pe medii cu agar sunt mici (1,0-2,5 mm diametru), cu aspect neted, perimentrul circular și pigmentație alb-gri.

Au capacitatea de a crește optim în domeniul de temperaturi 25…40°C și la pH=6,0-6,5. Majoritatea tulpinilor tolerează concentrații de NaCI de 4-6,5%.în timp ce majoritatea pediococilor sunt bacterii facultativ anaerobe și microaerofile, tulpinile de P. acidilactici și P. pentosaceus pot să se dezvolte bine, atât în condiții aerobe, cât și microaerofile. în condiții aerobe, pediococii produc acid acetic prin consumul acidului lactic din mediul fermentativ.

Deși sunt caracterizate ca bacterii lactice catalazo și benzidin negative, în unele culturi dezvoltate pe medii cu concentrații reduse sau ridicate de glucide, s-a detectat potențialul acestora de a produce pseudo-catalază.

Bacterii lactice chemotrofe, pediococii necesită pentru creștere glucide și vitamine (vitamina B12, biotina, acidul folie etc), aminoacizi (metionină și lizinâ) și microelemente (K, Mg, Ca, Zn, Fe și Mn). O bună dezvoltare a pediococilor a fost observată în medii cu D-xiloză și glucoza în condiții aerobe. Tulpinile de P. acidilactici posedă capacitatea de a sintetiza p-galactozidază, sub control pozitiv, generat prin inducție prin efectul lactozei, galactozei, maltozei, melibiozei și acidului lactobionic. Pediococii nu au abilitatea să reducă nitrații, și nu pot să se dezvolte în medii cu săruri de amoniu ca unică sursă de azot (Raccach, 1999).

Prin fermentația homolactică a glucozei, produc concentrații de peste 90% acid lactic, sub forma izomerilor DL și L(+). Când fructoza, riboza, arabinoza și xiloza constituie substraturi fermentescibile, acidul lactic este compusul major al fermentației, alături de etanol și acid acetic în concentrații reduse.

2.2.7. [NUME_REDACTAT]

Bacteriile din genul Enterococcus sunt de obicei asociate cu microbiota intestinală a omului și animalelor, microbiota epifitâ a plantelor și microbiota specifică a alimentelor, în special a celor de origine animală.

Clasificate inițial ca specii ale genului Streptococcus, speciile faecalis, faecium, avium și galinarium au fost transferate în genul Enterococcus după reorganizarea genului Streptococcus.

Studii efectuate în SUA, în perioada 1960-1970, au demonstrat eficiența utilizării tulpinilor selecționate de Enterococcus faecalis și Enterococcus faecium, în culturi starter multiple alături de bacterii lactice, pentru îmbunătățirea aromei și gustului produselor lactate, sau în calitate de probiotice.

Practica a dovedit importanța enterococilor în culturile starter, ca urmare a proprietăților lor fiziologice și anume: larga adaptabilitate la condițiile impuse de mediu, toleranță la pH acid și NaCI, termorezistență (Mendosa et al., 1992). în plus, la unele tulpini de E. faecium și E. faecalis s-a evidențiat potențial antimicrobian, dată fiind capacitatea lor de a sintetiza bacteriocine cu spectru larg de activitate, inclusiv față de bacteriile ce pot afecta siguranța alimentară și anume: Listeha monocytogenes, Staphylococcus aureus, Vibrio cholerae, Clostridium spp. și Bacillus spp.

Deși acceptarea utilizării tulpinilor de Enterococcus spp. în alimente este controversată, primele culturi starter au început să fie comercializate, încă din 1970, sub formă de culturi liofilizate. Culturile starter de producție se obțin prin cultivare în lapte pasteurizat, de foarte bună calitate, după termostatare timp de 12-15 ore, la temperaturi de 42…44°C.

2.3. Proprietăți biochimice ale bacteriilor utilizate la fabricarea PLF

2.3.1. Metabolismul glucidelor

Bioconversia lactozei în acid lactic, prin activitatea culturilor starter de bacterii lactice, reprezintă procesul metabolic care inițiază șirul de transformări biochimice ce concură la realizarea PLF. Calea metabolică parcursă pentru producerea de acid lactic și tipul de izomer format vor depinde de echipamentul enzimatic al bacteriilor lactice, și de sursele de carbon fermentescibile prezente în mediu (fig.2.2).

Pentru a fi fermentată, lactoza este transportată ca atare în celulele bacteriilor lactice prin două modalități:,

difuzie facilitată, care se realizează ca urmare a prezenței în biomembrane a unor proteine receptoare de tip permeaze, localizate la nivelul plasmalemei sau în spațiul periplasmic;

transport activ, care este catalizat de sistemul fosfo-transferazic dependent de fosfo-enolpiruvat.

Bacteriile lactice termofile, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus helveticus, utilizează sisteme permeazice specializate pentru asimilarea lactozei, care intracelular este hidrolizată la glucoza și galactoză, prin activitatea enzimei (3-galactozidază. Glucoza este metabolizată pe calea EMP, iar galactoză, fie este metabolizată parțial pe calea Leloir, fie difuzează reversibil în mediul extracelular.

Lactococii utilizează transportul activ pentru asimilarea lactozei din lapte, care ajunge în celule sub formă de lactozo-P, din care, prin hidroliză rezultă glucoza și galactozo-6P. Glucoza este direct convertită în acid lactic pe calea Emden-Meyerhof-Parnas (EMP, calea glicolitică), iar galactozo-6P urmează parțial calea tagatozei.

Speciile genului Leuconostoc utilizează, de asemenea, sisteme permeazice pentru asimilarea lactozei, dar produșii de hidroliză urmează căi diferite de bioconversie. Glucoza este metabolizată heterolactic cu formare de acid lactic, etanol și C02, în timp ce galactoză urmează calea Leloir până la compusul intermediar glucozo-6-P, care este apoi convertit în acid lactic pe calea EMP.

Metabolizarea preferențială a glucozei pe calea fructoză-GP, cu formarea acizilor acetic și lactic, în raport molar 3:2, fără producere de dioxid de carbon, este o caracteristică importantă a bifidobacteriilor. Acidul lactic produs este forma L(+). Aceste caracteristici diferențiază bifidobacteriile de bacteriile lactice cu aspect microscopic similar (bastonașe), în special de Lb. acidophilus și Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus producătoare de acid lactic D(-) sau DL.

Lactobacilii facultativ heterofermentativi, de exemplu Lb. casei, pot produce în afară de izomerii acidului lactic și acid acetic, etanol și acid formic. Pentozele pot fi fermentate la acizii lactic și acetic prin implicarea enzimei fosfocetolază. Bifidobacteriile sunt fosfocetolazo pozitive, în timp ce lactobacilii sunt fosfocetolazo negativi.

Acumularea acidului lactic induce consecințe tehnologice deosebite, atât pentru procesarea materiei prime, cât și pentru definirea caracteristicilor nutritive și senzoriale și a stabilității microbiologice a produsului finit, care se concretizează prin stimularea activității metabolice a microorganismelor utile și efectul bioconservant. Randamentul în acid lactic reprezintă principalul indicator al activității culturilor starter. Aceasta este dependentă, în primul rând, de proprietățile biotehnologice ale culturii starter, dar și de condițiile fizico-chimice și biologice în care aceasta trebuie să acționeze.

Cinetica procesului de acidifiere depinde de viteza specifică de creștere a tulpinilor bacteriene și de caracteristicile nutriționale ale substratului. lactice care induc rapid fermentația (în limba engleză, fast), și altele la care fermentația demarează mai greu (în limba engleză, slow).

Potențialul acidifiant al diferitelor grupe de bacterii lactice este diferit, pH-ul maxim atins variind în funcție de proprietățile biotehnologice particulare și de condițiile fermentative, după cum urmează:

pH 4,5, pentru lactococi;

pH 5,2 (dar unele tulpini pH =4,2), pentru Streptococcus thermophilus;

pH 3,5, pentru lactobacilii termofili, care sunt acido-toleranți;

pH 5,2 (dar unele tulpini pH =4,2), pentru Lactobacilus casei;

pH 5,0, pentru Lactobacilus reuteh.

Curbele cinetice de multiplicare și de formare a acidului lactic sunt asemănătoare, în primele faze, pentru majoritatea bacteriilor lactice, însă, după un anumit timp, se diferențiază, probabil datorită acumulării acidului lactic în mediu cu efect inhibitor asupra activității fiziologice a celulelor. Se apreciază că această comportare este rezultatul sensibilității celulelor bacteriene la stresul din mediu pe parcursul glicolizei (de exemplu modificarea drastică a pH-ului). în unele cazuri, celulele transformă substanțele toxice în substanțe neutre. Astfel, sunt capabile să transforme excesul de acid piruvic, care este toxic, în diacetil și acetoină. în același mod, în cursul fermentației lactice, eliminarea acidului lactic din celulă este reglată de raportul H7lactat, dependent de pH și de diferența de potențial electrochimie a protonilor (potențialul exterior este superior celui interior).

Dezvoltarea bacteriilor lactice depinde, de asemenea, de disponibilitatea nutrienților esențiali limitativi, cum sunt unii aminoacizi.

Tratamentele termice aplicate laptelui (62°C/30 minute, 72°C/40 minute, 90°C/60 minute și 120°C/15-30 minute), pot crea un substrat favorabil pentru culturile starter, efectul fiind corelat și cu concentrația de proteine modificate (0,15-0,20 mg-ml'1), de cisteină (10-20 p.g-ml"1) și de acid formic. în plus, evoluția acidifierii este influențată de condițiile tehnologice, carenu corespund totdeauna cu parametrii optimi de dezvoltare a bacteriilor lactice din cultura starter utilizată.

Etapei de termostatare la temperatura optimă de activitate a culturii starter îi urmează etapa de răcire, în care aciditatea continuă să se modifice ca urmare a activității enzimatice a bacteriilor. Tipul cineticii de acidlfiere (rapidă sau lentă) afectează formarea structurii rețelei proteice, influențând permeabilitatea coagulului și sinereza gelului. Este cunoscut că o acidifiere rapidă, generată de dimensionarea incorectă a inoculului sau nerespectarea temperaturii de termostatare, prin menținerea la valori superioare celei normale, pot intensifica

Agregarea particulelor proteice, cu reducerea cantității de apă legată, ceea ce induce deshidratarea micelelor, formarea unui coagul granular și separarea zerului, în contrast, o structură nisipoasă, granulară, neuniformă, cu aglomerări, este rezultatul unei acidifieri foarte lente sau neregulate (datorită prezenței unor substanțe inhibitoare în lapte sau a bacteriofagilor, a unei cantități prea mici de inocul, incompatibilității dintre tulpinile bacteriene sau datorită producerii de bacteriocine). Acidifierea la pH 4,6, combinată cu un timp de termostatare scurt, determină o consistență fluidă datorită unei insuficiente hidratări a proteinelor.

In culturi starter multiple, modificarea temperaturii de termostatare sau a raportului dintre specii pot afecta dezvoltarea fiecărei specii și, în consecință, cinetica acidifierii, cu influență asupra caracteristicilor senzoriale și structurale ale produsului finit. Astfel, în cazul culturii de iaurt, dacă concentrația de celulele de L. delbrueckii ssp. bulgaricus este dezechilibrată, se înregistrează o scădere bruscă a pH-ului la 4,6-4,2, coagulul devenind mai puțin permeabil și mai vâscos. Tulpinile "rapide" de S. thermophilus, menținute la temperaturi de 42…43qC, determină scăderea pH-ului la valoarea 5,2 în 3 ore, generând astfel coagularea rapidă și efectele negative ce decurg din aceasta. Tulpinile "lente" ating pH-ul final în 6-7ore, determinând o vâscozitate mai mare a coagulului. Este cunoscut faptul că S. thermophilus, fiind prima bacterie care se dezvoltă, eliberează C02 și acid formic necesar pentru creșterea lui L. delbrueckii ssp. bulgaricus, încă din primele ore produce hidroliza cazeinei și eliberează peptide și aminoacizi, absolut necesari dezvoltării lui S. thermophilus.

In culturile starter probiotice mixte acidul lactic produs de L. acidophilus stimulează capacitatea fermentativă a tulpinilor de Bifidobacterium bifidum. Deoarece culturile probiotice nu induc formarea unui coagul consistent în cursul unui ciclu scurt de fermentație (10 ore), acestea sunt în mod obișnuit cuplate în culturi multiple cu S. thermophilus sau alte bacterii lactice. De asemenea, unele specii de Leuconostoc sunt asociate cu lactococi.

Post-acidifierea se poate produce în timpul păstrării PLF la temperaturi scăzute (0…5°C). Astfel, pH-ul poate să scadă sub valoarea 4,2 datorită activității enzimelor oligozidazice, active și la temperaturi scăzute. Pentru a evita acest inconvenient, criteriile de selecție a culturilor starter trebuie să aibă în vedere identificarea de tulpini oligozidazo-negative. Date privind potențialul oligozidazic al unor culturi de bacterii lactice și blfidobacterii utilizate în biotehnologia PLF.

2.3.2. Activitatea proteolitică

Majoritatea bacteriilor lactice posedă un echipament proteolitic complex alcătuit din proteinaze și peptidaze. Această proprietate este extrem de benefică, deoarece bacteriile lactice prezintă auxotrofie față de principalii aminoacizi necesari dezvoltării lor, iar concentrația redusă de aminoacizilor liberi din lapte (10 mg-100 ml"1) susține doar 20% din nivelul de activitate optimă a acestora.

Proteazele bacteriilor lactice sunt enzime extracelulare asociate cu peretele celular, sau sunt localizate intracelular în citosol. Proteazele extracelulare produc hidroliza cazeinei, sau a peptidelor derivate din cazeină, cu formare de peptide cu lanț scurt. Peptidele cu mai puțin de opt resturi de aminoacizi sunt transportate în interiorul celulei, unde prin activitatea peptidazelor intracelulare sunt convertite în aminoacizi cu rol în biosinteza proteinelor.După potențialul lor proteolitic, tulpinile de bacterii lactice sunt grupate în două categorii: Preot și Preot'. Bacteriile lactice Prof contribuie la hidroliza proteinelor, iar prin modificarea structurii macrdmoleculelor și a proprietăților lor hidrofile au efect benefic asupra consistenței produsului fermentat. în culturile starter multiple, între cele două categorii de bacterii, se stabilesc relații de protocooperare (simbiotice), care sunt importante pentru activitatea metabolică a microorganismelor implicate în procesul fermentativ.

Multe dintre bacteriile lactice-mezofile sunt proteazo-negative, fiind dependente de activitatea celor proteazo-pozitive pentru a procura aminoacizii necesari dezvoltării și unei activități fiziologice normale. în culturile multiple termofile, tulpinile de Lactobalillus delbrueckii subsp. bulgaricus, mai active, eliberează prin hidroliza cazeinei aminoacizii histidină, glicină, valină și izoleucină, esențiali pentru stimularea creșterii tulpinilor de Streptococcus thermophilus. în compensare, acidul formic produs de Streptococcus thermophilus prin metabolismul lactozei stimulează creșterea bacteriilor Lactobalillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Astfel, în iaurt, concentrația de aminoacizi liberi se dublează o dată după 24 ore, și, încă o dată, în 21 de zile de depozitare la temperatura de 7°C. în acest mod, concentrația de aminoacizi crește de 3,8-3,9 ori în cursul depozitării, aminoacizii prolina și glicina fiind eliberați preferențial.

2.3.3. Activitatea lipolitică

Procesul de hidroliză a lipidelor prin activitatea lipazelor microbiene conduce la formarea de acizi grași liberi-și glicerol. Prin (3-oxidarea acizilor grași rezultă acizi grași cu lanțuri scurte și acid acetic. Pot rezulta de asemenea esteri, aldehide și y-lactone prin esterificarea intramoleculară a hidroxiacizilor.

Multe bacterii lactice posedă lipaze și esteraze cu activitate limitată asupra grăsimilor din lapte. Bacteriile lactice secretă lipaze și esteraze, asociate cu membrana celulară, cu pH-ul optim de activitate cuprins în domeniul pH=7,0-8,0. Activitatea lipolitică este prezentă și la pH=3,0-4,0, dar contribuie puțin la procesele din PLF.

Activitatea lipolitică a culturilor de bacterii lactice termofile este, în general, redusă, în iaurt, datorită activității lipazice, este eliberată o cantitate mică de acizi grași liberi, în special de acid oleic și acid stearic. în plus, pot rezulta și o serie de acizi volatili prin hidroliză altor compuși de natură nelipidică.

Unele tulpini de L. casei și L. acidophilus prezintă activitate lipolitică. [NUME_REDACTAT] mesenteroides ssp. dextranicum au capacitate lipolitică superioară comparativ cu speciile genului Lactococcus. Esterazele produse de lactococi și Leuconostoc mesenteroides eliberează preferențial acizi grași cu lanț scurt.

Potențialul lipolitic al bacteriilor L. casei este variabil în funcție de tulpină. în general, activitatea esterazică este superioară pentru B-naftil butirat și limitată asupra 3-naftil derivaților acizilor grași C10-Cl4. L. casei este specia cu cea mai puternică activitate esterazică dintre lactobacilii mezofili. Tulpinile cu activitate esterazică superioară nu posedă în totdeauna și activitate lipolitică. Lipazele produse de L. casei sunt active în domeniul neutru de pH și temperaturi de 30,..40°C.

2.3.4. Producerea substanțelor de aromă

Prin activitatea lor metabolică asupra componentelor laptelui, bacteriile lactice produc acizi organici, aminoacizi, esteri, peptide, compuși carbonilici, alcooli, aldehidă acetică, diacetil și acetoină, care contribuie la definirea caracteristicilor senzoriale ale PLF.

In general, bacteriile lactice starter mezofile și termofile produc prin fermentație lectică cantități reduse de aldehidă acetică. în cazul tulpinilor de Lactococcus lactis, producerea acesteia a fost semnalată prin bioconversia aminoacldului treonină, în prezența enzimei treonin aldolază (treonină ^aldehidă acetică + glicină).

Lactococii aromatizanți (Lactococcus lactis subsp. cremorís, L. lactis biovar. diacetylactis) produc în lapte cantități de 0,1-1,3 mg% diacetil, care pot fi mărite prin adaos de citrat, controlul acidității și al gradului de aerare.

Lactobacilii homo și heterofermentativi produc diacetil și acetoină din piruvat în prezența glucozei. Citratul este transformat în oxalacetat și acetat de către citrat-liaza din bacteriile care fermentează citratul. Secvențele biochimice ulteriore ale procesului sunt: oxalacetat —> piruvat -> a-acetolactat (sau aldehidă acetică activă pentru decarboxilarea oxidativă) -» diacetil + C02. Acetoină se formează din acetolactat și prin reducerea diacetilului. Componentele formate contribuie la gustul specific al PLF obținute cu bacterii mezofile.

în componența culturilor starter, bacteriile lactice capabile să metabolizeze citratul (denumite citrat-pozitive, Cit+), responsabile pentru formarea compușilor de aromă, sunt adăugate în proporție redusă (maxim 10% ), comparativ cu tulpinile care nu prezintă această proprietate (Cit") și care sunt responsabile de producerea acidului lactic. în funcție de proprietățile aromatizante, bacteriile lactice (Cit+) din culturile starter mezofile sunt clasificate în următoarele tipuri: • -"

tip L, care conțin exclusiv bacterii aromatizante ale genului Leuconostoc (L este prima literă a cuvântului Leuconostoc);

tip D, care conțin exclusiv tulpini de Lactococcus lactis Cit+(D, de la vechea denumire Streptococcus diacetylactis);

tip DL, culturi starter multiple alcătuite din tulpini Cit+ de Leuconostoc și Lactococcus lactis;

tip O, în care sunt încadrate numai din tulpini (Cit") fără proprietăți aromatizante.

S-a demonstrat că în culturi starter multiple Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris produce o cantitate variabilă de diacetil, la pH=5,5, când se asociază cu lactococi cu activitate proteolitică și anume:

culturi multiple rapide capabile să producă până la aprox: 8 mmolT1 diacetil: Leuconostoc. mesenteroides subsp. cremoris + Lactococcus lactis subsp. cremoris (Prot+) + Lactococcus lactis subsp. lactis (Prof);

culturi multiple lente capabile să producă până la aprox. 2 mmolT1 diacetil: Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris + Lactococcus lactis subsp. cremoris (Prot') + Lactococcus lactis subsp. lactis (Prot').

Aldehida acetică este formată de bacteriile lactice în următoarele condiții fermentative:

L. delbrueckii ssp. bulgaricus din piruvat, acizi nucleici și treonină; activitatea aldolazică maximă se înregistrează la temperatura de 40°C și pH=6,5, și este inhibată prin eliberarea glicinei.

S. thermophilus din cifrați, glucide, proteine, aminoacizi (treonină); activitatea aldolazică maximă se înregistrează la temperatura de 30°C și, mai redusă, în domeniul de temperaturi 37…42°C.

L. casei și lactococi din piruvat și treonină.

L. acidophilus din proteine.

Conținutul de aldehida acetică din PLF depinde de proprietățile biochimice ale culturilor starter. Acestea pot converti aldehida în acetat, prin intermediul enzimei aldehid – dehidrogenaza, sau în etanol, prin acțiunea alcool-dehidrogenazei, enzime produse de lactococi, L. acidophilus și unele tulpini de S. thermophilus.

2.4. Caracteristici biotehnologice particulare ale unor culturi starter comerciale

Cunoscute de foarte vreme produsele lactate fermentate tradiționale au fost create în principal pentru a stabiliza microbiologic și biochimic laptele și pentru a diversifica gama de produse lactate, care în timp au evoluat șl s-au transformat în alimente funcționale, cu valoare nutrițională și proprietăți deosebite în in vivo.

Alături de microbiota specifică, utilă, culturile starter joacă un rol primordial în definirea caracteristicilor calitative și nutriționale ale produselor lactate fermentate, determinând tipul de proces fermentativ și produșii finali ai fermentației.

Culturile starter comerciale sunt culturi înalt specializate, care răspund cât mai fidel cerințelor impuse de beneficiari prin rigorile producției și a calității produselor fermentate. Microorganismele componente ale acestor culturi sunt tulpini performante, protejate prin brevete de invenție și gestionate de colecții de microorganisme, recunoscute prin indicativul care, de obicei, se alătură denumirii taxonomice a tulpinii comerciale.

Utilizarea culturilor starter selecționate, a căror metabolism poate fi coordonat prin dimensiunea inoculului și reglarea condițiilor fizico-chimice de activitate, reprezintă garanția unor procese reproductibile, pentru obținerea de produse cu proprietăți care să satisfacă cerințele de calitate și preferințele consumatorilor.

Proprietățile biotehnologice ale culturii starter, dimensiunea și calitatea inoculului, precum și condițiile fizico-chimice de cultivare sunt primordiale pentru reușita procesului biotehnologic.Ca urmare a progreselor înregistrate în studiul și utilizarea microorganismelor la nivel industrial, cercetările au vizat permanent obținerea de culturi starter performante, cu proprietăți îmbunătățite adecvate scopului pentru care acestea au fost create.

Bacteriile lactice din culturile starter definite aparțin unor tulpini performante, caracterizate din punct de vedere morfologic și fiziologic și selecționate pe baza următoarelor criterii principale:

potențial biotehnologic în acord cu cerințele impuse de tehnologia și caracteristicile de calitate specifice produsului finit;

capacitate de a se dezvolta în lapte și de a fermenta rapid lactoza cu acumulare de acid lactic;

rezistență la acțiunea lizogenă a bacteriofagilor;

potențial de a dezvolta inter-relații benefice (de tip pozitiv) cu alte microorganisme starter.

Intensificarea cercetărilor din domeniile biologiei celulare și moleculare, a geneticii și ingineriei genetice, a contribuit la identificarea unor tulpini performante, de Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis subsp. cremoris, cu proprietăți biotehnologice îmbunătățite, stabile metabolic și genetic. în cele ce urmează se prezintă principalele caracteristici fenotipice și tehnologice ale unor tulpini industriale ce se regăsesc în compoziția unor culturi starter comerciale (Delagio et.al., 1992, Kalantzopoulos, 1999).

2.5. Protocooperarea și factorii stimulatori ai activității fiziologice a bacteriilor lactice

Inter-relația pozitivă ce se poate stabili între două sau mai multe tulpini componente ale culturilor starter multiple este cunoscută sub denumirea de protocooperare sau simbioză, iar culturile ce funcționează astfel ca protosîmbiotice.

De multă vreme se cunoaște faptul că fermentația láctica este intensificată prin utilizare de culturi combinate alcătuite din S. thermophilus și L. delbrueckii subsp. bulgaricus, comparativ cu tulpinile singulare. Se consideră că relația biologică dintre aceste două bacterii este dependentă în principal de producerea de valină de către L. delbrueckii subsp. bulgaricus. Având însă în vedere variația sezonieră a compoziției laptelui, se consideră că și alți aminoacizi au rolul de factori limitativi. Astfel, în perioada de primăvară S. thermophilus necesită următorii aminoacizi: leucină, lizină, cistină, acid aspartic, histidină și valină, iar în perioada de toamnă-iarnă de aminoacizii: glicină, izoleucină, tirozină, acid glutamic, care, la fel ca și cei cinci aminoacizi menționați anterior, sunt esențiali pentru dezvoltare. Alți autori consideră că în relația de protocooperare dintre L. delbrueckii subsp. bulgaricus și S. thermophilus histidină este mai importantă decât valina, iar absența din mediul fermentativ a valinei, histidinei, acidului glutamic, triptofanului, leucinei și izoleucinei atenuează cu 50% dezvoltarea bacteriei S. thermophilus.

Referitor la rolul tulpinilor de S. thermophilus în relația cu L. delbrueckii subsp. bulgaricus, este de necontestat faptul că, în condiții anaerobe, streptococii produc acid formic, acid piruvic și dioxid de carbon, cu rol de stimulatori ai dezvoltării și activității fiziologice a lactobacililor.

2.6. Factori care influențează negativ activitatea fermentativă a bacteriilor starter

Activitatea metabolică a microorganismelor utilizate la fabricarea PLF este condiționată negativ de o serie de factori inhibitori ce pot fi clasificați în următoarele categorii:

Inhibitori naturali: substanțe prezente în mod natural în lapte.

Inhibitori chimici:

antibiotice și alte substanțe ce contaminează laptele ca urmare a tratamentului veterinar al animalelor;

reziduuri chimice provenite de la spălarea și dezinfectarea echipamentelor de prelucrare a laptelui;

substanțe chimice poluante din mediului înconjurător (pesticide, metale grele, hidrocarburi policiclice etc.)

Inhibitori biologici: bacteriofagi

2.6.1. Inhibitori naturali

Laptele materie primă poate conține o serie de compuși naturali care manifestă efect inhibitor asupra microbiotei utile în biotehnologia PLF și anume:

Sistemul lactoperoxidază-tioclanat-peroxid de hidrogen

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT] asociate cu proteine

Lactoperoxidaza este o glicoproteină care conține o grupare hemică. Enzima catalizează reacții în care peroxidul de hidrogen este redus, în paralel cu oxidarea unor compuși donori de electroni. Această enzimă este sintetizată de glanda mamară și reprezintă un constituent normal al laptelui. Laptele de vacă conțineconcentrații mari de lactoperoxidază (cea. 30 pg-ml"1), aceasta reprezentând 1% din totalul proteinelor serice.

Lactoperoxidază este o enzimă relativ termostabilă, cu timp de înjumătățire la 70°C egal cu 20 de minute. Inactivarea totală a acestei enzimel fiind înregistrată prin menținere la 80°C, timp de 5 minute.

Peroxidul de hidrogen formează un complex cu lactoperoxidază, care intervine în oxidarea tiocianatului (SCN") la sulfat, dioxid de carbon, amoniac și apă, prin intermediul unui compus intermediar de oxidare instabil, cu acțiune inhibitoare asupra lactococilor, a altor bacterii lactice, dar și a unor bacterii ce constituie factori de risc microbiologic.

Se pare că efectele antimicrobiene sunt generate de oxiacizii tiocianatului (OSCN), compuși termolabili care sunt, de asemenea, inactivați de agenți sulfat reducători, precum: cisteina și glutationul.Catalaza nu inhibă sistemul lactoperoxidazic.

Conținutul de tiocianat în lapte are variații sezoniere, și este de 0,02 mM (în timpul lunilor de primăvară) și 0,25 mM (în timpul lunilor de vară), creșterea concentra ției de SCN" fiind rezultatul detoxifierii cianidei sau glucozidelor prezente în furaje.

Peroxidul de hidrogen care rezultă prin activitatea metabolică a bacteriilor lactice, în special a lactococilor, este un factor care poate limita creșterea culturilor starter concentrate.Efectul inhibitorilor naturali ai laptelui asupra activității culturilor starter este diminuat prin selecția de tulpini rezistente față de acești inhibitori.

Leucocitele prezente în laptele mastitic poate determina inhibarea bacteriilor lactice. Tratamentul termic convențional al unui astfel de lapte nu produce o îmbunătățire semnificativă a calității mediului de cultură. S-a constatat o reducere cu 35% a activității unei culturi de iaurt în cazul cultivării în lapte cu un conținut mare de celule somatice.

Doar tratamente termice foarte severe ale laptelui (fierbere timp de 2 minute sau pasteurizare la temperatura de 90°C, timp de 20 minute) pot inactiva complet celulele somatice.

2.6.2. Inhibitori chimici

Există o gamă largă de compuși chimici care pot afecta creșterea sau influența negativ activitatea culturilor starter utilizate la fabricarea PLF. Acești compuși pot ajunge în lapte datorită tratamentelor de uz veterinar la care sunt supuse animalele, prin contaminare directă sau indirectă în timpul operațiilor de igenizare a spațiilor de producție, utilajelor și ambalajelor, precum și prin poluare din mediul înconjurător.

Antibiotice reziduale. Mastita este afecțiunea majoră pentru care vacile de lapte sunt tratate cu antibiotice (penicilina, streptomicina, cloramfenicolul, tetraciclină, cloxacilina, ampicilina). Modul de acțiune a acestor substanțe asupra bacteriilor lactice poate fi rezumat astfel:

interferență cu structura și permeabilitatea membranei celulare;

interferență cu metabolismul celular al proteinelor, glucidelor și lipidelor;

interferență cu metabolismul energetic al celulele microbiene;

inhibarea diferitelor enzime și sisteme de fosforilare;

blocarea sintezei ADN și ARN în cursul diviziunii celulare.

Metodele de testare a prezenței antibioticelor în lapte sunt: metoda discurilor, analiză cu clorură de 2,3,5—trifenil tetrazoliu (TTC), sau roșu de bromcrezol (BCP), testul Charm și metoda care folosește tulpini test de S. thermophilus. Aceste metode prezintă următoarele dezavantaje:

sensibilitatea bacteriei S. thermophilus variază în funcție de tulpină;

metodele de testare menționate evidențiază doar prezența penicilinei în lapte, nu și a altor tipuri de antibiotice. Astfel, s-a observat că Lb. delbrueckii ssp bulgaricus este mai sensibil decât S. thermophilus la streptomicină, încât un lapte care a trecut testul la antibiotice (penicilină) poate conține suficientă streptomicină pentru a inhiba creșterea lactobacilului.

Principalele efecte ale prezenței antibioticelor reziduale în laptele materie primă pentru obținerea PLF sunt producerea unui dezechilibru în relația de protocooperare dintre specii și/sau o reducere a vitezei de acidifiere, ceea ce determină o prelungire a procesului de fabricație și apariția eventuală a sinerezei sau separării zerului.

Pentru combaterea efectelor determinate de prezența antibioticelor în laptele destinat fabricării PLF se recomandă adoptarea următoarelor măsuri:

Adaosul de penicilinază sau microorganisme producătoare de penicilinază (de exemplu Micrococcus sp.) capabile să degradeze penicilina

Tratamentul termic al laptelui pentru inactivarea antibioticelor, astfel:

penicilina este inactivată în proporție de: 8% prin încălzire la temperatura de 729C, timp de 15 secunde; 20% prin încălzire la temperatura de 87,7QC, timp de 30 minute; 50% prin sterilizare

tetraciclină este inactivată în proporție de 66% prin încălzire la temperatura de 85SC, timp de 30 minute.

streptomicina și cloramfenicolul sunt insensibile la încălzire

■ Folosirea de tulpini starter antibiotico- rezistente, chiar dacă acestea prezintă unele Inconveniente, cum ar fi: viteză mai redusă la acidifiere, potențial aromatizant redus sau incapacitatea de a fermenta unele glucide.

Detergenți și dezinfectanți. Detergenții și substanțele dezinfectante (ce conțin baze, acizi, compuși cuaternari de amoniu, cloruri și ioduri) care ajung accidental în lapte, ca urmare a unor practici incorecte la ferme, în timpul transportului sau prin utilizarea unor echipamente de igenizare inadecvate, pot inhiba dezvoltarea bacteriilor starter.

2.6.3. [NUME_REDACTAT] (sau fagii) sunt virusuri care pot ataca și distruge bacteriile din culturile starter, cu efecte tehnologice nefaste, cu consecințele negative asupra calității produselor lactate fermentate (absența coagulării, gust și aromă necorespunzătoare etc).

Conform clasificării realizate de Bradley (1967), pe baza caracterelor morfologice, bacteriofagii aparțin la cinci grupuri distincte morfologic și funcțional (fig.2.5). Grupul A include bacteriofagii cu talie contractilă. Bacteriofagii care atacă bacteriile lactice sunt clasificați în grupurile A, B și C. Aceștia conțin ADN dublu catenar. Fagii din grupurile D și F conțin ADN monocatenar, în timp ce fagii din grupul F conțin ARN.

Ciclul litic. în ciclul litic (fig. 2.7) prima etapă o reprezintă adsorbția fagului pe locuri de atașament speciale de pe suprafața celulei gazdă, numite receptori de fagi,. Această etapă necesită CaE+ și prevenirea sa se poate realiza prin utilizarea fosfatului și cifratului ca chelatori în mediile fagic-inhibitoare. Bacteriofagii sunt adsorbiți de celula bacteriană prin coada lor. După ce fagul a fost atașat la receptori, el injectează ADN în celula gazdă și imediat începe replicarea acestuia mult mai rapid decât replicarea ADN-ului celulei gazdă. ADN-ul fagului este depozitat într-o formă concentrată în capul fagului, și când sinteza fagului este completă, celula este lizată eliberând noi bacteriofagi care inițiază un nou proces.

Dezvoltarea fagilor virulenți într-o gazdă sensibilă este caracterizată printr-o perioadă latentă și o dimensiune explozivă, ultima fiind corespunzătoare hidrolizei peretelui celular și eliberării noilor bacteriofagi. Multiplicarea fagilor este mult mai rapidă în comparație cu bacteriile starter. Dacă în 3 ore o celulă de bacterie din genul Lactococcus se poate multiplica numai de 3 ori, în aceeași perioadă de timp numărul fagilor specifici atinge concentrații de 3,4-106 (fiecare unitate fagică putând genera 10-400 de descendenți), ceea ce subliniază problemele serioase care decurg din contaminarea cu fagi a culturilor starter utilizate în fabricarea PLF.

Ciclul lizogenic. Aderarea și injecția de ADN-ului are loc după principii similare ciclului litic, dar, în acest caz, ADN-ul fagului este asimilat de cromozomul bacterian unde are loc replicarea. Fagii de acest tip de numesc fagi temperați sau profagi. Cele mai multe tulpini ale bacteriilor lactice sunt lizogene, astfel încât celula gazdă este imună la atacul propriului fag. Profagul imunizează celula gazdă iar această proprietatea se numește superimunitate. în unele condiții, fagii temperați pot deveni litici. Celulele gazdă în care se multiplică acești fagi sunt numite tulpini indicatoare. Condițiile care induc în practică această transformare sunt încă neclare, însă în laborator radiațiile UV și antibioticul mitomicina C pot induce acest efect.

Pseudolizogenicitate. Multe culturi starter cu tulpini mixte sunt infectate permanent cu un număr redus de fagi virulenți. Aceștia sunt numiți fagi "proprii" pentru a-i deosebi de fagii litici sau fagii periculoși (în limba engleză "disturbing phage") și se multiplică pe baza unei tulpini sensibilă la fagi prezentă în cultură. Dezvoltarea normală a culturii mixte este neafectată de fagii proprii datorită prezenței unui mare număr de celule Insensibile la fagi. Acest fenomen este numit pseudolizogenicitate, și insensibilitatea la fagi a întregii culturi se manifestă până când are loc o contaminare cu fagi litici.

2.7 Acizii organici

Acizii organici influențează activitatea microorganismelor nespecifice, atât prin efectul modificării pH-ului optim de creștere, cât și prin acțiuni inhibitorii specifice. Efectul specific de inhibare al acizilor organici este, în general, atribuit formelor lor nedisociate. Aceste forme pătrund liber în celula microbiana unde se ionizează, provocând o scădere a pH-ului intern și blocarea unor mecanisme de transport.

Acidul lactic acționează prin scăderea pH-ului la valori care inhibă creșterea bacteriilor de putrefacție. Mecanismele de acțiune ale acidului lactic în celulă nu au fost încă elucidate. Concentrațiile de acid lactic nedisociat necesare pentru a obține un efect microbiostatic variază astfel: pentru drojdii și bacterii din familiile Entrobacteriaceae și Micrococcaceae > 0,01 %; pentru mucegaiuri > 0,02%; pentru bacterii din familia Bacillaceae >0,03%. Acumularea de lactat în celule poate, de asemenea, antrena o modificare a potențialului redox perturbând metabolismul. Prezența simultană a acidului lactic și acetic induce acțiune antimicrobiana sinergică.

Acidul acetic are efect inhibitor cu spectru microbian larg. Acționează prin întreaga sa moleculă, sau după disociere, prin reducerea pH-ului la valori care conduc la dezechilibre la nivelul membranei celulare prin alterarea schimburilor osmotice. în concentrații de 0,5%, acidul acetic inhibă dezvoltarea bacteriilor de putrefacție, iar în concentrații de 4% are efect antifungic. Excepție fac fungii din genul Geotrichum, care rezistă la concentrații de 8% acid acetic.

2.7.1.Peroxidul de hidrogen (H202) și dioxidul de carbon (C02)

Incă din 1952, a fost pus in evidență efectul microbiostatic al peroxidului de oxigen produs de bacteriile din genul Lactobacillus. Studii ulterioare au demonstrat că numeroase tulpini de bacterii lactice produc peroxid de hidrogen cu efect auto-inhibitor. Concentrația de peroxid acumulată în mediul fermentativ depinde în mare măsură de compoziția glucidică a substratului, concentrațiile maxime detectate în culturi fiind foarte variabile, ele putând depăși 1,0 mM. în general, microorganismele aerobe sunt protejate de efectul toxic al apei oxigenate prin producerea de catalază. însă, s-a demonstrat că uneori peroxidul de hidrogen poate exercita efect inhibitor și asupra microorganismelor catalazo-pozitive. Astfel, concentrații de 6 u.g-ml"1 H202 au efect inhibitor asupra unor tulpini de Staphylococcus aureus, iar la concentrații superioare de 20 u.g-ml"1 efectul este bactericid. Stresul termic reduce activitatea catalazică a microorganismelor, crescând astfel sensibilitatea.

Dioxidul de carbon poate exercita acțiune antimicrobiană printr-un mecanism încă foarte neelucidat. Se presupune că dioxidul de carbon contribuie la crearea condițiilor anaerobe de microclimat, care inhibă activitatea enzimelor de decarboxilare și astfel, prin acumularea de C02 in stratul llpidic din structura plasmalemei, poate cauza disfuncții in permeabilitatea acesteia. Prezența dioxidului de carbon poate conduce la Inhibarea creșterii multor microorganisme agenți de alterare, în special bacterii Gram-negative psihrotrofe. Gradul de inhibare variază considerabil în funcție de natura microorganismelor inhibate. Lindgren și Dobrogosz, 1990, au demonstrat că bacteriile pot fi inhibate parțial sau total în prezența unor concentrații de C02 variind între 10-50%, iar concentrații de 20-50% au efect puternic antifungic.

2.7.2 Compușii de aromă

Diacetilul produs de bacteriile lactice este un inhibitor activ pentru bacterii și mucegaiuri. Efectul inhibitor al diacetilului se manifestă doar la concentrații de 200-300 ,ugml'1, superioare celor produse prin activitatea metabolică a bacteriilor lactice (4u.g-mr1 – Lactococcus lactis ssp. dyacetilactis), sau permise în alimente din considerente senzoriale (2-7u.g-mF1). în aceste condiții, efectul inhibitor al diacetilului nu poate fi eficient decât prin efect sinergie cu alți compuși inhibitori.

2.7.3 [NUME_REDACTAT] denumite bacteriocine unii compuși produși de bacterii care îndeplinesc următoarele condiții:

au structură de natură proteică;

au un spectru restrâns de acțiune;

exercită efect microbiostatic și microbicid;

în general, acționează prin fixare pe un receptor specific, localizat pe celula pe care o distruge;

speciile inhibate sunt specii cu caractere taxonomice aproape similare cu speciile producătoare, sau specii care fac parte din aceeași nișă ecologică.

Proprietatea de a produce bacteriocine a fost pusă în evidență la bacteriile lactice (Lactobacillus acidophilus, L. fermenți, L. helveticus, L. plantarum, Lactococcus lactis, Pediococcus pentosaceus) și propionice (Propionibacterium jensenii, P. thoeni) (Găuri, 1992).

Datorită efectului lor microbiostatic și microbicid, bacteriocinele prezintă importan ță ca bioconservanți naturali pentru stabilizarea microbiologică a produselor prin procesare minimă, în acord cu principiile moderne ale siguranței alimentare. Bacteriile lactice sunt ideale pentru producerea bacteriocinelor, deoarece sunt considerate ca organisme sigure, din categoria GRAS (din limba engleză, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]).

2.7.4. Reuterina și alți compuși cu masă moleculară redusă

Reuterina este produsă de bacteria lactică heterofermentativă Lactobacillus reuteri prezentă în microbiota intestinală a omului și animalelor. Studii efectuate de Axelsson et al., în 1989, au demonstrat potențialul antimicrobian al reuterinei asupra bacteriilor Gram negative și Gram pozitive, drojdiilor, mucegaiurilor și protozoarelor.

Biosinteza reuterinei are loc în condiții anaerobe de creștere a bacteriei prin acțiunea enzimei glicerol dehidratază care catalizează bioconversia glicerolului în reuterina. Structura chimică a reuterinei a fost identificată a fi 3-hidroxipropanal ((3-hidroxi-propionaldehidă). Puternic solubilă la pH neutru, acest compus se află în echilibru cu forma sa monomerică hidratată și forma ciclică dimerică.

CAP 3

CONTROL PE FLUX TEHNOLOGIC

LA FABRICAREA IAURTULUI

3.1 Control pe flux tehnologic în procesul de fabricare a iaurtului

În figura 3.1. este prezentată schema de fabricare a iaurtului

Figura 3.1.Schema bloc pe operații tehnologice de fabricațiea iaurtului.

Receptia calitativă a laptelui materie primă

Analize organoleptice

aspect: fluid, omogen. Se respinge din procesul tehnologic de fabricare aproduselor lactate acide laptele filant deoarece denotă o proteoliză parțială cu efecte negatize asupra consistenței produsului finit.

culoare: alb-gălbuie, normal;

gust: dulceag. Nu se admite gust de acru, amar sau alte gusturi străine. Eventualele defecte de gust, datorate furajării naturale pe perioada de vară, pot fi înlăturate prin dezodorizare în procesul tehnologic;

miros: specific de lapte crud. Eventualele mirosuri străine pot fi de asemenea înlăturate prin dezodorizare sau la pasteutizare dacă se efectuează în vană și nu în circuit închis.

Analize fizico-chimice

aciditatea: 15÷19ºT. Deoarece se efectuează pasteurizare înaltă se recomandă efectuarea acidității și prin proba fierberii. Crește calitatea produselor în ce privește aspectul coagulului și consistența acestuia dacă se folosește lapte stoc din ziua precedentă, adică maturat 24 de ore la temperatura de refrigerare;

densitatea la 20ºC: min. 1029g/l. Se dirijează pentru fabricarea produselor lactate acide lapte materie primă cu densitatea ceea mai mare. În cazul în care nu există posibilitatea determinării S.U.T.,în special dacă se produc produse dietetice din lapte smântânit este necesară corecția densității prin adaosuri pe bază de proteină lactică;

procentul de grăsime: este necesar să fie cunoscut în calculele pentru normalizare;

Determinarea inhibitorilor

se efectuează prin proba coagulării bacteriene.

Recepția cantitativă

nu se verifică la dirijarea laptelui pentru fabricarea produselur lactate acide.

Curățire

după curățire prin filtrare și centrifugal gradul de impurificare trebuie să fie 0

Normalizare

procentul de grăsime: cel indicat în S.F. sau în S.T.A.S.-ul național și inscripționat pe ambalaj ± 0,1%. Calculele de normalizare se efectuează la fel ca și în cazul laptelui de consum.

Omogenizare

se verifică organoleptic vâscozitatea. Cu cât este mai bună cu atât va crește consistența coagulului produsului finit.

Pasteurizare

dacă se efectuează în aparate cu plăci se verifică fucționarea diagramei de înregistrare de pe tabloul de comandă a aparatului și funcționarea supapei de recirculare. Se verifică:

temperatura de pasteurizare: 95ºC, temperatura laptelui și temperatura

agentului termic, cu maxim 10ºC mai maredecât temperatura de pasteurizare a laptelui;

temperatura de ieșire a laptelui din pasteurizator: specifică pentru fiecare

produs și identică cu temperarura de inoculare: iaurt- 42÷44ºC,

dacă se efectuează pasteurizare în vană se verifică:

temperatura de pasteurizare a laptelui: 85÷90ºC;

timpul de menținere la temperature de pasteurizare: 30min.;

temperatura de răcire: identică cu temperatura de inoculare cu cultură de

bacterii lactice selecționate ca și la pasteurizarea în aparate cu plăci;

în cazul pasteurizării laptelui de oaie este necesară reducerea remperatueii din

cauza conținutului ridicat de proteină care coagulează le temperatură mai mari de 70ºC.

Regimul de pasteurizare pentru lapte de oaie destinat fabricării produselor lactate acide este:

temperatura: 65÷70ºC;

timp: 30min.

În prima perioadă de lactație este posibilă pasteurizarea înaltă și în cazul laptelui de oaie. Se obține astfel un gust și o aromă foarte plăcută, asemănătoare cu a smântânii, a untului (de diacetil).

în cazul utilizării laptelui amestec de vacă și oaie se poate folosi regimul de

pasteurizare pentru lapte de consum: temperatura de 72÷74ºC, timp de 20÷30 secunde (HTST), urmat de omogenizare.

controlul pasteurizării: se efectuează prin:

proba peroxidazei:peroxidaza este o enzimă ce se găsește în compoziția laptelui materie primă și care este distrusă la temperaturi mai mari de 85±ºC. Controlând prezența sau absența acestei enzime se verifică eficiența pasteurizării înalte;

proba albuminei: lactalbumina este proteina din compoziția lapteui care se

denaturează la peste 80ºC. Controlând prezența sau absența acestei proteine se poate verifica eficiența pasteurizării înalte.

[NUME_REDACTAT] în vederea inoculării cu cultură selecționată se efctuează la temperatura specifică de dezvoltare a microorganismelor specifice pentru fiecare produs. Trebuie să se țină cont de pierderile de temperatură din timpul ambalării.Este posibilă creștetrea temperaturii cu cel mult 3÷4ºC peste cea optimă de inoculare dacă în sala de fabricație este temperatură scăzută și prodususl se răcește la ambalare.

se verifică temeratura la vana de însămânțare dacă aceasta este prevăzută cu

termometru sau dacă nu atunci se verifică cu termometru manual dar care trebuie flambat în prealabil pentru sterilizarea acestuia;

în cazul în care se efectuează pasteurizarea în aparatul de pasteurizare cu plăci

atunci laptele se răcește în compartimentul de răcre a acestuia și se verifică temperatura pe diagrama de pasteurizare și în vana de preparare (de inoculare).

Inoculare-agitare

Este operația în care se introduce cultura lactică selecționată în laptele tratat în vederea fabricării prodususlui respsctiv. Trebuie să se țină cont de următoarele reguli ce trebuiesc respectate și verificate:

temperatura deinoculare: aceeași cu cea descrisă la răcirea laptelui pasteurizat în vederea însămânțării;

cantitatea de cultură adăugată. Pentru culturile liofilizate la plic, utilizate uzual în perioada actual, se respectă indicațiile date prin certificatul de calitate în funcție de densitatea microbiană. Nu se pot efectua reinoculări cu astfel de culturi. Dacă se folosesc culturi de laborator preparate în fabric, prin reactivarea culturilor liofilizate specific, atunci procentul de cultură necesar pentru fiecare produs este:

iaurt: 2÷2,5%;

lapte bătut și sana: 3÷4%;

lapte acidofil: 3÷5%;

chefir: 5÷10%.

Culturile de laborator în vederea inoculării sunt supusue următoarelor analize în vederea utilizării în producție:

determinarea acidității: se efectuează cu metoda Thörner după aceleași reguli

ca și pentru determinarea acidității smântânii de consum. Aciditățile medii, optime a culturilor utilizate pentru obținerea produselor lactate acide sunt:

iaurt: 110÷130ºT;

analize microscopice în care se urmărește

puritatea culturii;

densitatea microbiană;

aspectul microscopic privind:

raportul diplococi/streptococci, lungimea lanțurilor de coci;

raportul bacilli/streptococi în cazul culturii pentru iaurtce trebuie să fie de 1/3.

Recent se utilizează culturi maipuțin acidifiante cu raport bacilli/streptococi de 1/5 și se obțin produse cu aciditate mai mică preferate depopulația din zona de vest.

agitarea laptelui după introducerea culturii:

15 min. în cazul utilizării culturilor de tip DVS (cu inonulare direct în vană);

5 min. în cazul utilizării culturilor de laborator.

Termostatarea sau maturarea bichimică

Parametrii maturării biochimice sunt specifici pentru fiecare proces tahnologic și depind de condițiile optime de dezvoltare a microoganismelor ce compun cultura lactică selecționată cu care este inoculat laptele în vederea fabricării produselor. Aceștia sunt:

iaurt: T (temperatura) – 42÷44ºC; timp: t (timp) – 2÷4 ore.

Se verifică temperatura din 30 în 30 de min. în toate nivelele din termostat, atât pe verticală cât și pe orizontală. Este necesară funcționarea optimă a ventilatoarelor din termostat pentru o temperatură perfect uniformă din toate zonele camerei de maturare biochimică.

După două ore se verifică și se stabilește sfârșitul termostatării controlând:

aciditatea: la 60÷70ºT. Se consideră terminată termostatea dacă organoleptic

produsul îndeplinște următoarle condiții: coagul compact sticlos cu gust ușor acrișor, aromat, specific culturii de iaurt. Dacă prezintă ușoară eliminare de zer, acesta se absoarbe la temperatura de refrigerate în timpul operației de călire.

[NUME_REDACTAT] efectuează la produsele ce se ambalează după operația de termostatare pentru fluidizarea parțială a lor. În cazul produselor lactate acide are ca scop de a se evita șocul termic a microganismelor vii din componența acestor produse la trecerea de la temperatura de termostatare la cea de refrigerare în special în cazul iaurtului unde diferența este mai mare. De asemenea se evită eliminarea de zer.

Parametrii: T –temperatura camerei (aprox. 20÷22ºC); t – 30min.÷ 1oră.

[NUME_REDACTAT] efctuează în depozit la temperatura de refrigerare. Are loc fortifierea cogulului și stabilizarea aromelor.

Parametrii: T -2÷8ºC; t – 8÷10 ore.

Produs finit

Recoltarea probelor medii de analiză

Din depozit pe loturi de fabricație se recoltează câte 6 ambalaje cu produs din fiecare sortiment:

2 probe pemtru analize organoleptice și fizico-chimice;

2 probe pentru analize microbiologice;

2 probe care se păstrează ca și contraanaliză în condiții de refrigerare până la

expirarea termenului de gararnție. Aceste probe se verifică zilnic.

Analize organoleptice

examinare exterioară;

etanșeitatea închiderii;

data marcată pe ambalaj: inscripționată la loc vizibil și ușor de citit indiferent

dacă este ștanțată sau marcată cu tuș;

aspectul ambalajului: fără deformații și în special fără tendințe de balonare.

analiza organoleptică a produsului;

culoarea: se apreciază la lumina directă a zilei;

aspectul și consistența coagulului: se apreciază aspectul și vâscuzitatea

coagulului de către o echipă de cel puțin trei personae;

gust și aromă: pentru determinarea corectă agustului și aromei este necesară

încălzirea produsului la 8÷12ºC;

determinarea proporției de zer: zerul se scurge ușor fără ruperea coagulului.

Deoarece cantitatea produselor lactate se exprimă în g iar zerul scurs se măsoară în ml., se consideră volumul de 1ml. zer egal cu un g.

3.2. Metode de analiza

3.2.1 Laptele materie prima

Determinarea acidității laptelui

[NUME_REDACTAT]: este cea mai utilizată metodă și se aplică și în cazuri de litigiu. Prin aciditatea titrabilă exprimată in grade Thorner (◦T) se ințelege cantitatea (ml) de 0.1 n NaOH sau KON necesară pentru neutralizarea a 100 ml lapte sau 100 g produse lactate în prezența fenoftaleinei. Laptele proaspăt are aciditatea de 16-18◦T.

Principiul metodei: constă în neutralizarea substanțelor acide din lapte cu soluție de 0.1 n NaOH (KON) folosind ca indicator fenoftaleina.

Reactivi: soluție de 0.1 n NaOH (KON) (reactiv 6 a), fenoftaleină de 1% (reactiv 7 a), apa distilată.

Modul de lucru:Intr-un balon de 50-100 ml de lapte, 20 ml apadistilata si 3 picaturi de fenoftaleină, totul se amestecă și se titrează din biureta cu soluție de 0.1 n NaOH (KON) pană la apariția culorii roz-deschise, ce nu dispare de 1 min. Aici densitatea titrabilăa laptelui se calculează: A= 10*V; unde A – aciditatea titrabilă, ◦T; V-volumul de NaOH consumat la titrare.

Determinarea densitații laptelui

Densitatea laptelui este unul dintre principali indici ce caracterizează integritatea laptelui si este conditționată de conținutul în lapte de subsțante uscate: toți componenți substanțelor uscate, exceptța grăsimi, sporesc densitatea laptelui. Densitatea sau masa specifică laptelui este raportul dintre masa laptelui +20 C și masa aceluiași volum de apă la temperatura de +4 C. Laptele integral de amestec are densitatea de 1.030 g/cm3 sau 30◦A (grade areometru), variația fiind cuprinsă în limitele 1.027 – 1.031 g/cm3. Densitatea laptelui se schimbă brusc in caz de falsificare.

Dacă laptele este diluat în apă densitatea lui scade. Adaugarea laptelui degresat, a cărei densitatea este mai mare în laptele integrat sporește densitatea. În cazul diluări duble a laptelui (cu apă și lapte degresat) densitatea inițială a laptelui integrat practic nu se schimbă, dar scade brusc procentul de grasime.

Pentru determinarea densității se folosesc lactodentimetre sau molactodensimetre de diferite tipuri. Conform standardului în vigoare se folosește termolactodensimetrul de tip A care prezintă un tub ermetic închis, lărgit in partea de joș.

La determinarea densități laptelui colostral obținut la prima mulsoare, care poate avea valori peste 1.042g/cm3, este necesară lactodensimetrul cu valori corespunzatoare. Temperatura laptelui în momentul determinări trebuie sa fie in limitele 15-25 C, valoarea densitați fiind apoi recalculată la 20 C.

Determinarea procentului de grăsime

Principiul metodei

După dizolvarea substanțelor proteice din lapte în prezența acidului sulfuric, are loc separarea centrifugală a substanței grase în prezența alcoolului izoamilic. Determinarea se realizează într-o eprubetă specială numită butirometru de tip GERBER, astfel gradată încât procentul de grăsime se citește direct pe tija butiromtrului.

Reactivi:

-acid sulfuric cu densitatea de 1,815÷1,820

-alcool izoamilic cu densitatea de 0,810

Ustensile de laborator

-butirometru pentru lapte tip GERBER: este o eprubetă specială termorezistentă închisă la partea inferioară cu dop de cauciuc sau prin înșurubare iar la partea superioară prevăzută cu o tijă gradată în procente de grăsime;

-dozator automat (pipetă automată) de 10 ml. pentru acid;

-dozator automat (pipetă automată) de 1 ml. pentru alcool;

-pipetă cotată de 11 ml. pentru lapte;

-stativ pentru butirometre

-baie de apă

-centrifugă prevazută cu inel de încălzire și locașuri pentru butirometre cu turația de 1000÷1200 rot./min.

Mod de lucru

-în butirometru bine spălat și degresat se introduc în următoarea ordine:

10 ml acid sulfurec de densitatea specifică pentru determinarea

procentului de grăsime din lapte de 1,815÷1,820 kg/. Acidul se lasă să se scurgă încet pe marginea butirometrului ce se află în stativ pentru a se evita accidentarea prin stropire cu acid;

cu pipeta specială pentru lapte se adaugă 11 ml. lapte, încet pe

marginea butirometrului pentru a se evita contactul brusc a laptelui cu acidul sulfuric concentrat ceea ce poate provoca arderea grăsimii cu risc de eroare în minus la analiză;

cu pipeta pentru alcool se adaugă 1 ml. alcool izoamilic.

-după închiderea butirometrului, cu dop de cauciuc sau prin înșurubare, se procedeză la dizolvarea proteinelor din lapte agitând butirometrul prin răsturnări repetate până la dizolvare completă a acestora;

ATENȚIE: Acidul sulfuric este o substanță extrem de corozivă (erodează stratul de piele, producând răni, sau îmbrăcămintea cu care intră în contact) și toxică iar alcoolul izoamilic de asemenea este extrem de toxic, (ambele substanțe sunt letale în doze foarte mici). De aceea este interzisă manipularea atât a acidului sulfuric cât și a alcoolului izoamilic în orice alt mod decât folosind pipetele automate. Deoarece reacția este puternic exotermă (cu degajare mare de căldură) este necesar să se protejeze mâna, în timpul agitării, cu un material textil uscat

-se introduc butirometrele în centrifugă iar diametral opus dacă nu sunt număr par de probe, pentru echilibru, se introduce un butirometru în care proba a fost înlocuită cu apă;

-după închiderea centrifugii aceasta se pornește. Separarea grăsimii durează 5 min;

-se scot butirometrele și se țin în baia de apă la 65÷70ºC, timp de 5 min.;

-se citeste direct procentul de grasime pe tija butirometrului după ce coloana de grăsime a fost adusă cu ajutorul dopului la 0.

Determinarea inhibitorilor-Proba coagulării bacteriene

Prin această metodă se analizează laptele dirijat în procesul tehnologic de fabricare aproduselor lactate acide. Se depistează laptele impropriu coagulării bacteriene datorită inhibitorilor prezenți în compoziția lui.

Principiul metodei

Se bazează pe fermentarea lactozei din laptele pasteurizat în regim de pasteurizare la temperatură înaltă timp lung (cu scopul distrugerii microflorei spontane din comoziția laptelui) în prezența bacteriilor lactice din cultura lactică selecționată specifică pentru obținerea iaurtului în urma căreia se formează acid lactic care determină un pH acid și se produce coagularea proteinelor. În funcție de calitatea coagulului format și a gustului și aromei acestuia se stabilește calitatea laptelui dirijat la fabricarea produsellor lactate fementate,

Mod de lucru

-în recipienți sterili se introduce câte 200 ml. lapte pasteurizat la temperatura de 85ºC timp de 30 min. și răcit la 44ºC;

-se inoculează cu cultură lactică selecționată pentru iaurt în procent de 2%; –se menține la termostat la 42÷44ºC timp de 2 ore până la 2ore și 30 de min.

[NUME_REDACTAT] nu conține inhibitori laptele coagulează formând un coagul compact, cu aspect sticlos, fără elliminare de zer, care are gust acrișor, răcoritor și aromă caracteristică de iaurt.

3.2.2. Metode de analiză a iaurtului

Analizele pentru materia primă, controlul respectării parametrilor procesului tehnologic de obținere a produselor lactate acide sunt inevitabile.

Laptele materie trebuie pregătit în condiții speciale în vederea însămânțării cu culâlturi de bacterii lactice selecționate, care sunt microorganisme ce necesită condiții speciale de hrană, temperatură, ph, etc. De aceea și materia primă dirijată în procesul tehnologic de fabricare a produselor lactate acide trebuie selectată după criterii bine stabilite ceea ce implică analize organoleptice, fizico-chimice și microbiologice de control ce trebuie efectuate la recepția materiei prime în unitățile de industrilizare a laptelui. În funcție de acestea va fi selectată materia primă folosită pentru fabricarea produselor lactate acide.

Pe parcursul procesului tehnologic trebuiesc urmăriți toți parametrii atât pentru laptele materie primă dar și pentru restul materiilor adăugate. Nerespectarea acestor parametri de regulă implică transformarea laptelui materie primă în rebut.

Pentru fabricarea produselor lactate acide se adaugă în lapte produse ce corectează S.U.N. a materiei prime, în special a produselor din lapte smântânit pentru îmbunătățirea consistenței și pentru a se evita eleminarea de ser. Felul și calitatea tuturor aditivilor adăugați are influență directă atât asupra valorii biologice a produsului finit dar și a calităților sezoriale ale acestuia.

Recoltarea probelor medii de analiză

parametrii laptelui materie primă utilizatla fabricarea produselor

lactate fermetae sunt verificați din registrul de laborator pentru laptele materie primă. În funcție de parametrii laptelui se selectează materia primă dirijată la fabricarea acestor produse lactate;

în timpul operației de pasteurizare se recoltează probe de la ștuțul de

recoltare al pasteurizatorului în timpul prelucrării laptelui ori de cîte ori este nevoie în vederea reglării procentului de grăsime astfel încât să se obțină valoarea acestui parametru egală cu cea inscripționată pe ambalaj și prevăzută în standardele de fabricație utilizate (naționale sau se firmă). Cantitatea de probă recoltată este de 200÷500 ml.

dina vana de prelucrare se recoltează probe medii după agitare timp

de 5 min. cu agitator de turație joasă. Cantitatea de lapte necesară pentru analiză este de 500÷100+ ml;

în timpul ambalării se recoltează câte un ambalaj din oră în oră;

în timpul termostatării se recoltează câte o probă la o jumătate de oră

în ultima oră din perioada de fermentare (maturare biochimică;

Din depozit pe loturi de fabricație se recoltează câte 6 ambalaje cu

produs din fiecare sortiment;

2 probe pemtru analize organoleptice și fizico-chimice

2 probe pentru analize microbiologice

2 probe ce se păstrează ca și contraanaliză în condiții de refrigerare

până la expirarea termenului de gararnție. Aceste probe se verifică zilnic.

Controlulpasteurizării șaptelui folosit la fabricarea produselor lactate fermentate

Pentru controlul pasteurizării se folosesc metode de control calitativ care detectează componente ale laptelui ce se distrug la atingerea parametrilor nominali ai pasteurizării înalte, necesară în procesul de prelucrare a laptelui pentru obținerea produselor lactate acide. Dintre metodele care sunt mai ușor de efectuat în producție și mai operative sunt prezentate: proba peroxidazei și proba albuminei.

Proba perozidazei

Perozidaza este o enzimă ce se găsește în compoziția laptelui materie primă și care este distrusă la temperature mai mari de 80. Controlând prezența sau absența acestei enzime se verifică eficiența pasteurizării înalte.

Metoda cu iodură se potasiu și amidon

Principiul metodei:

Metoda are la bază proprietatea peroxidazei de a descompune apa oxigenată adăugată în lapte cu eliberare de oxigen care oxidează iodura de potasiu cu eliberare de iod care în prezența amidonului dă colorație albastră.

Reactivi:

-apă oxigenată: soluție 0,5%;

-soluție iodură de potasiu și amidon preparată astfel:

-90 ml. apă distilată încălzită la temperatura de 100ºC;

-3 gr. amidon dizolvat în 10 ml. apă distilată rece;

-se amestecă amidonul dizolvat cu apă distilată la 100ºC;

-după răcire se adaugă 3 gr. iodură de potasiu și se agită până la dizolvarea completă a cristalelor.

Mod de lucru

-în două eprubete de 20 ml. se introduc 5 câte ml. lapte din proba de analizat;

-o probă se fierbe și va constitui proba martor;

-în ambele probe se adaugă:

-5 picături soluție iodură de ptasiu și amidon;

-5 picături apă oxigenată 0,%.

-se agită.

Concluzii

-apariția colorației albastru întunecat indică prezența peroxidazei și deci pasteurizare insuficientă;

-colorația albastru deschis ce apare după câteva minute poate să nu indice prezența enizmei deoarece apa oxigenată este instabilă și se poatr descompune în timp și fără acțiunea peroxidazei.

Proba albuminei

Lactalbumina este proteina din compoziția lapteui care se denaturează la peste 80ºC. Controlând prezența sau absența acestei proteine se poate verifica eficiența pasteurizării înalte.

Principiul metodei

Metoda are la bază precipitarea lactalbuminei în timpul încălzirii laptelui la peste 80ºC. Controlând prezența sau acestei proteine se verificâ eficiența psteurizării.

Reactivi:

-soluție de acid sulfuric 0,1n.

Mod de lucru

Într-un balon de 50 ml. se amestecă:

-5 ml. lapte din proba de analizat;

-20 ml. apă;

-soluție de acid sulfuric, treptat sub agitare continuă până la precipitarea proteinei.

-ametsecul se filtrează,

-filtrarul se fierbe într-o eprubetă.

Concluzii:

-filtrat limpede indică o pasteurizare eficientă,

-dacă în filtrate apar flocoane de poteină, iar după răcire se depune precipitat la fundul eprubetei rezultă prezența lactalbuminei și deci pasteurizarea este insuficientă.

Analiza organoleptică a produselor lactate acide

culoarea: se apreciază la lumina directă a zilei;

aspectul și consistența coagulului: se apreciază aspectul și

vâscuzitatea coagulului de către o eechipă de cel puțin trei persoane;

gust și aromă: pentru această determinarea corectă a gustului și

aromei este necesară încălzirea produsului la 8÷12ºC;

determinarea proporției de zer: zerul se scurge ușor fără ruperea

coagulului. Deoarece cantitatea produselor lactate se exprimă în gr. iar zerul scurs se măsoară în ml se consideră volumul de 1ml zer egal cu un gr.

Analize fizico-chimice ale produselor lactate acide

Determinarea acidității- aciditate titrabilă

Preincipiul metodei

Se bazează pe neutraliare acizilor organici liberi din 100 ml. de produs cu ajutorul NaOH 01n în prezența fenolftraleinei ca indicator.

Reactivi

-soluție NaOH 0,1n a cărei normalitae trebuie verificată la cel mult 14 zile cu acid oxalic 0,1n ținând cont de faptul că NaOH este foarte hidroscopic și soluția este instabilă în timp;

-soluție alcoolică de fenolftaleină 1%;

-apă distilată.

Aparatură de laborator

-pipetă gradată de 10 ml,

-pahar Erlenmeyer de 100÷200 ml;

-biuretă gradată din 0,1 în 0,1 ml.

Mod de lucru

-în paharul Erlenmeyer se introduc cu pipeta gradată 5 ml. produs bine omogenizat,

-prin aceeași pipetă se adaugă 20 ml apă distilată pentru a se observa mai bine virajul culorii și pentru a evita piederile de produs de pe marginea pipetei;

-se adaugă câteva picături de soluție de fenolftaleină;

-se titreză cu soluție de NaOH 0,1n până la colorație roz pal ce trebuie să persiste 15 secunde.

Calcul

A=Vx2 x10ºT ; în care:

-V: volumul de soluție NaOH folosit la titrare în ml;

-2 și 10: factori de corecție ținând cont de faptul că sau luat în analiză 5 ml din proba de analizat iar aciditatea se exprimă în ºT la 100 ml. produs.

Determinaea procentului de grăsime-Metoda acid-butirometrică

De regulă pentru deteminarea procentului de grăsime pentru produsele lactate acide se folosește metoda acid-butirometrică deoarece metodele electronice actuale nu se pot utiliza pentru produse acide și sunt relative, utilizându-se pentru operativitate la analizele pe flux tehnologic și nu pentru produs finit.

Principiul metodei

După dizolvarea substanțelor proteice în prezenîa acidului sulfuric are loc separarea centrifugală a grăsimii în prezența alcoolului izoamilic.

Reactivi

-acid sulfuric cu densitatea la 20ºC de 1,815÷1,820 kg/lt;

-alcool izoamilic cu densitatea la 20ºC de 0,810 kg/lt.

Ustensile de laborator

-butirometru pentru lapte;

-pipetă automată pentru acid de 10 ml;

-pipetă automată pentru alcool de 1 ml;

-pipetă cotată de 5 ml;

-pipetă gradată de 10 ml;

-centrifugă cu turația de 1200 rot/min și locașuri pentru butirometre.

Mod de lucru

-se introduce în butirometru cu pipeta automată pentru acid 10 ml acid sulfuric;

-direct în butirometru se cântăresc 11 gr. din proba de analizat;

-dacă nu există posibilitaea să se cântărească cu exactitate 11 gr., atunci se adaugă cu pipeta cotată 5ml. și prin aceeași pipetă pentru a recupera produsul de pe marginea pipetei se adugă 6 ml. apă distilată. În acest caz rezultatul citit pe tija butirometrului se înmulțește cu 2,5;

-cu pipeta pentru alcool se adaugă 1 ml. alcool izoamilic;

-se închide butirometru cu dopul de cauciuc sau prin înșurubare;

-se procedează la dizolvarea proteinelor agitând butirometru prin răsturnări repetate până la dizolvare completă a proteinelor. Atenție: deoarece racția est puternic exotermă este necesară protejarea mâinii cu un material textil uscat,

-se centrifughează butirometru cu probă 5 min,

-se menține pe baia de apă la 65÷70ºC;

-după aducerea coloanei de grăsime la 0 se citește procentul direct pe tija butirometrului.

CAP. IV

INFLUENȚA PROCESULUI TEHNOLOGIC ASUPRA CALITĂȚII NUTRIȚIONALE A IAURTULUI

4.1. Analiza lapteluin materie primă

În tabelul 4.1. sunt prezentate caracterisricle laptelui materie primă folosit la fabricarea iaurtului.

Tabelul 4.1. Proprietățile fizico-chimice a laptelui materie primă

Pentru fabricarea iaurtului s-a dirijat lapte materie primă cu aciditate de 16 °T si densitate de 1030 g/l. Ținând cont de faptul că laptele normal are o aciditate de 15-1916 °T si densitate minimă de 1029 g/l, lapetele dirijat este corespunzător pentru a obține un produs finit de calitate.

Concentrația procentuală a laptelui folosit la fabricație iaurt este prezentată în figura

4.1.

.

În cazul fabricării iaurtului se sortează lapte cu cea mai bună valoare a substanței uscate și substanțelor proteice. Concentrația în substanță grasă nu se ia în considerare deoarece aceasta se reglează în procesul de normalizare.

4.2. Control pe flux tehnologic

Rezultatele analizelor pe flux tehnologic sunt înregistrate în fișa tehnologică prezentată în figura 4.2.

Fabricație iaurt

Pe baza comenzilor comerciale unitate procesatoare fabrică 2 sortimente de iaurt care diferă prin modul de ambalare și masa unui ambalaj. Sortimentația iaurtului în unitatea studiată este prezentată în figura 4.3.

Figura 4.3. . Sortimentaia iaurtului în unitatea studiată

Lot 119

Comandă de lucru

Intrări-materie primă, ambalaje, etichete

Ieșiri-produs finit si SNCU

Parametri de monitorizare

Șef producție/[NUME_REDACTAT] Verificat, Semnătura.

Data/ora:

Figura 4.2 Fișa tehnică de fabricație a iaurtului

Normalizarea laptelui pentru fabricație iaurt

În urma normalizării procentul de grpsime al laptelui scade de la 3,63 la 2,5. În urma acestui proces se obține smântână industrială.Procentul de smântână și lapte normalizat rezultate sunt prezentate în figura 4.4.

Pentru normalizarea laptelui se amestecă lapte integral și lapte smântânit. Procentele care intră în procesul de normalizare sunt prezentate în figura 4.5.

Figura 4.5. Normalizarea laptelui

Prin urmare pentru a se obține lapote cu 2,55 grăsimeeste nevesar să se amestece 71% lapte cu 3,65% grăsime cu 29 % lapte degresat care are 0,1% grîsime.

4.3 Analiza iaurtului

Parametrii laptelui materie primă evoluează în timpul procesului de producție. De respectarea acestor parametrii depinde în totalitate calitatea produsului finit.

Evoluția acidității

Variația acestui parametru este redată tabelul 4.2. Și în g acid lactic ăn figura în figura 4.6.

Tabelul 4.2 Evoluția acidităîii la fabricarea iaurtului

Figura 4.6.Evoluția acidității la fabricarea iaurtului

Aciditatea laptelui la fabricarea iaurtului crește datorită fermentării lactozei de către bacteriile lactice din cultur folosită. Prin formarea acidului lactic crește perioada de păstrare a laptelui. Grafic aciditate se reprezintă în g acid lactic. Coeficientul de corespondență este de 0,009.

[NUME_REDACTAT] alternativă tehnologică, de exemplu, în producția unor sortimente de iaurturi probiotice, unele bacterii dorite pot fi adăugate sub formă de culturi concentrate după încheierea procesului de fermentare.

Recent s-a dezvoltat generația nouă de produse lactate acide, pentru realizarea cărora alături de culturile tradiționale sunt utilizate bacterii lactice cu proprietăți fermentative și fiziologice specifice, unele cu proprietăți profilactice.

În cazul fabricării iaurtului se sortează lapte cu cea mai bună valoare a substanței uscate și substanțelor proteice.

Dacă nu conține inhibitori laptele coagulează formând un coagul compact, cu aspect sticlos, fără elliminare de zer, care are gust acrișor, răcoritor și aromă caracteristică de iaurt

Din punct de vedere tehnologic, proteinele laptelui sunt cel mai important constituent al laptelui, având un rol chete în fabricarea tuturor produselor lactate, cu excepția untului.

Parametrii laptelui materie primă evoluează în timpul procesului de producție. De respectarea acestor parametrii depinde în totalitate calitatea produsului finit.

Aciditatea laptelui la fabricarea iaurtului crește datorită fermentării lactozei de către bacteriile lactice din cultur folosită.

Laptele materie primă poate conține o serie de compuși naturali care manifestă efect inhibitor asupra microbiotei

Identificarea microorganismelor responsabile de fermentație și utilizarea lor la prepararea culturilor pure au condus la dezvoltarea a numeroase produse comerciale standard între care laptele acidofil, iaurt si lapte bifidus.

BIBLIOGRAFIE

[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]. 2008. Ghid de igienă a unităților de industrie alimentară, pag,111-117, [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Borda D. 2007. Tehnologii în industria laptelui-Aplicații ale presiunii înalte. pag.2 -72, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] G., [NUME_REDACTAT]. 1982. Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate. pag.33-40,59-76,181-207. Editura tehnică [NUME_REDACTAT], G. M., Bahrim, G., Borda, D., Curic, M., Florea, T., Hansen, K. F., Popa, C., Rotaru, G., Segal, R., Skriver, A., Stanciu, S. 2005. Produse lactate fermentate. pag.1-103, 115-176, 248-450. Ed. Academica, Galați.

Costin, G. M., Cașulschi, T., Pop, D. M., Stanciu, S., Paraschiv, D. 2007. Produse lactate funcționale. Ed. Academica, Galați.

Costin.G.M., [NUME_REDACTAT]. 2001. Alimente pentru nutriție specială. pag. 187-10. [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], C. 1998. Controlul calității laptelui și a produselor lactate. Ed. Risoprint. Cluj-Napoca.

[NUME_REDACTAT]. 2005. Cartea producătorului și procesatorului de lapte. pag. 13-140; 254-276; 324-40. [NUME_REDACTAT], București.

Guzun V., Gr. Mustață, S. Rubțov, C. Banu, C. Vizireanu. 2001. Industrializarea laptelui. Editura “Tehnica-Info” Chișinău.

[NUME_REDACTAT], 2012, Control de calitate în tehnologia de prelucrare a laptelui, [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Iliescu, G., Vasile, C. 1982. Caracteristici termofizice ale produselor alimentare. Editura tehnică, București.

Macovei V., Costin G.M. 2006. Laptele aliment medicament. [NUME_REDACTAT], Galați.

Moraru C., Giurcă V., Segal B., Banu C., Costin G. M., Moțoc D., Pană N. [NUME_REDACTAT] Alimentare, [NUME_REDACTAT] București.

Nenițescu C. D. 1974. [NUME_REDACTAT]. Editura didactică și pedagogică, București.

[NUME_REDACTAT]. 2005. Biochimie agro-alimentară. [NUME_REDACTAT] din Oradea.

Rotaru G., Moraru C. 1997. Industrua alimentară. H.A.C.C.P. Calitate. Analiza riscurilor. Punctele critice de control. Ed. Academica, Galați.

Scorțescu, G., Chintescu G., Buhățel R. 1967. [NUME_REDACTAT] și a [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT] București.

Tofan C., Bahrim G., Nicolau A., Zara M.. 2002. Microbiologia produselor alimentare. Tehnici și analize de laborator. Editura AGIR, [NUME_REDACTAT]

Anexa 1 Instalație de măsurare volumetrică

Anexa 2 [NUME_REDACTAT]

Anexa 3 Depozitare iaurt in cameră frigorifică

Anexa 4 Mașină de ambalat iaurt la pahar

Anexa 5. Vană recoltare smântână