Aplicatii ale Presiunii Inalte In Industria Laptelui

Molecula aS2*CN conține 207 resturi de aminoacizi, masa moleculară fiind de 25226. aS2-CI\l se asociază într-o serie de pași consecutivi, într-o manieră similară cu aSi-CN (Snoeren ș.a., 1980). Ultracentrifugarea la 20°C și pH=6,7 sugerează că tendința de asociere crește cu tăria ionică, la o valoare a acesteia de 0,2 M atingând maximul, apoi scade cu tăria ionică.

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 asi -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 (fig. 1.11.).

1 10 20 H-Arg-Glu-Leu-Glu-Glu-Leu-Asn-Val-Pro-Gly-Glu-Ile-Val-Glu-SeP-Leu-SeP-SeP-SeP-Glu- 21 [ 30 40

Glu-Ser-Ile-Thr-Arg-Ile-Asn-Lys-Lys-Ile-Glu-Lys-Phe-Gln-SeP-Glu-Glu-Gln-Gln-Gln- 41 50 60

Thr-Glu-Asp-Glu-Leu-Gln-Asp-Lys-Ile-His-Pro-Phe-Ala-Gln-Thr-Gln-Ser-Leu-Val-Tyr- 61 70 80

Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Ile-Pro-Asn-Ser-Leu-Pro-Gln-A3n-Ile-Pro-Pro-Leu-Thr-Gln-Thr- 81 90 100

Pro-Val-Val-Val-Pro-Pro-Phe-Leu-Gln-Pro-Glu-Val-Met-Gly-Val-Ser-Lys-Val-Lys-Glu- 101 | | 110 120 Ala-Met-Ala-Pro-Lys-His-Lys-Glu-Met-Pro-Phe-Pro-Lys-Tyr-Pro-Val-Glu-Pro-Phe-Thr- 121 130 140

Glu-Ser-Gln-Ser-Leu-Thr-Leu-Thr-Asp-Val-Glu-Asn-Leu-His-Leu-Pro-Leu-Pro-Leu-Leu- 141 150 160

Gln-Ser-Trp-Met-His-Gln-Pro-His-Gln-Pro-Leu-Pro-Pro-Thr-Val-Met-Phe-Pro-Pro-Gln- 161 170 180

Ser-Val-Leu-Ser-Leu-Ser-Gln-Ser-Lys-Val-Leu-Pro-Val-Pro-Gln-Lys-Ala-Val-Pro-Tyr- 181 190 200

Pro-Gln-Arg-Asp-Met-Pro-Ile-Gln-Ala-Phe-Leu-Leu-Tyr -Gln-Glu-Pro-Val-Leu-Gly-Pro- 201 209

Val-Arg-Gly-Pro-Phe-Pro-Ile-Ile-Val-OH

Figura 1.11. Structura primară a cazeinei pA2-5P SeP- reprezintă situsurile de fosforilare post-translațională (Ribadeau-Dumas și

al., 1972

Această proteină este constituită dintr-o singură catenă polipeptidică formată din 209 resturi de aminoacizi, incluzând 5 resturi fosfoseril: Asp4, Asn5, Thr9, Seru, SerP5, Glu]9, Gln20, Pro35, Gly5, Ala5, Vali9, Met5, Leu22, Tyr4, Phe9, Lysn, Ilei0, His5, Trp!, 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 hidrofobă 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 (Farrell 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).

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 (Groves și al., 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.

Structura proteinei de referință k-CN A-1P este lipsită de carbohidrați și este prezentată în figura 1.12.

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- cazeinei sunt singurele cazeine glicozilate, formate din una sau mai multe secvențe de galactozamină, galactoză, acid N-acetilneuraminic sau acid sialic. Zonele de legare ale lanțurilor glicozidice sunt multiple, ceea ce constituie încă un argument pentru eterogenitatea mare a cazeinelor

Proporțiile medii ale acestor compuși în cazeina k sunt : galactoză 1,3%, galactozamină 1,4%, și acid N – acetilneuraminic 2,0%.

Structura primară a cazeinei k a fost studiată începând din 1959, dar recent s-a stabilit că este formată dintr-un singur lanț peptidic constituit din 169 resturi de aminoacizi. Brignon și al. au arătat că aminoacidul N – terminal este acidul piroglutamic. Fracțiunile glucidice nu sunt repartizate uniform pe toată lungimea lanțului peptidic, fiind grupate în partea C- terminală. Legarea secvențelor glucidice se face la nivelul hidroxililor treoninei, printr-o legătură O-glicozidică între galactozamină și treonină. Molecula de K-cazeină prezintă două domenii distincte, care diferă prin sarcina electrică și hidrofobocitate.

*1 10 20

H-Glu-Glu-Gln-Asn-Gln-Glu-Gln-Pro-Ile-Arg-Cys -Glu-Lys-Asp-Glu-Arg-Phe-Phe-Ser-Asp- 21 30 40

Lys-Ile-Ala-Lys-Tyr-Ile-Pro-Ile-Gln-Tyr-Val-Leu-Ser-Arg-Tyr-Pro-Ser-Tyr-Gly-Leu- 41 50 60

Asn-Tyr-Tyr -Gln-Gln-Lys-Pro-Val-Ala-Leu-Ile-Asn-Asn-Gln-Phe-Le'u-Pro-Tyr-Pro-Tyr- 61 70 80

Tyr-Ala-Lys-Pro-Ala-Ala-Val-Arg-Ser-Pro-Als-Gln-Ile-Leu-Gln-Trp-Gln-Val-Leu-Ser- 81 90 100

Asn-Thr -Val -Pro -Ala -Lys -Ser -Cys -Gln-Ala -Gln-Pro-Thr -Thr -Me t -Ala -Arg-His-Pro-His- 101 J 110 120

Pro-His-Leu-Ser-Phe -Met-Ala-Ile-Pro-Pro-Lys-Lys-Asn-Gln-Asp-Lys-Thr-Glu-Ile-Pro- 121 130 140

Thr-Ile-Asn-Thr-Ile-Ala-Ser-Gly-Glu-Pro-Thr-Ser-Thr-Pro-Thr-Thr-Glu-Ala-Val-Glu- 141 150 160

Ser-Thr-Val-Ala-Thr-Leu-Glu-Asp-SeP-Pro-Glu-Val-Ile-Glu-Ser-Pro-Pro-Glu-Ile-Asn- .

161 169

Thr-Val-Gln-Val-Thr-Ser-Thr-Ala-Val-OH

Figura 1.12. Structura primară a cazeinei Bos k-CN A-1P Resturile de aminoacizi încadrate reprezintă pozițiile ce corespund mutațiilor care diferențiază variantele genetice A și B. Săgeata verticală l indică legătura hidrolizată de chimozină.* indică piroglutamatul din capătul N-terminal ciclizat. Aminoacizii subliniați sunt locuri posibile de fosforilare. SeP- reprezintă situsurile de fosforilare post-translațională (Mercier și al., 1973)

Partea N-terminală are un caracter net hidrofob, conținând toți aminoacizii aromatici, în timp ce în partea C-terminală domină aminoacizii polari, care conferă acestui domeniu un caracter hidrofil. în molecula de k-cazeină se găsește un număr de 20 resturi de prolină, repartizate relativ uniform, k -cazeina nu este atacată de plasmină.

K-cazeina naturală apare în lapte ca un amestec de molecule glicozilate și neglicozilate. Dovezi indirecte indică faptul că molecula de K-cazeină este mai mult sau mai puțin dispersată în micelă, deși formele glicozilate sunt găsite preponderent pe suprafața micelei de cazeină.

Micela de CN

Aproape toate cazeinele din lapte sunt prezente sub formă de particule sferice cu diametrul mediu de 120 nm, care poate varia între 40-300 nm. în medie particulele sunt formate din IO4 molecule de cazeine cu masa moleculară «IO8 Da. Cea mai mare parte a cazeinelor există sub formă asociată, legată de fosfatul de calciu (~8% din cantitatea de CN) în structura coloidală denumită micelă. în micelă există și cantități mici de proteozo-peptone, enzime, Mg și citrați sau urme de alte metale.

Caracteristicile medii ale micelelor de CN sunt prezentate în tabelul 1.8.

Tabelul 1.8. Compoziția medie a micelelor de cazeină

îndepărtarea ionilor de Ca2+ din acest complex micelar determină disocierea structurii micelare într-un complex proteic necoloidal. Acesta este format din submicele cazeinice. Așadar, structura micelei de cazeină, cu formă aproximativ sferică, este formată dintr-un număr mare, 400-500 de submicele. Submicelele sunt formate din patru fracțiuni cazeinice, asl-, as2- , (3- și K-cazeină, în raport de 4:1:4:1,3 (Walstra, 1995).

Micelele și submicelele prezintă variații mari în compoziție, structură și dimensiuni. Structura micelelor de cazeină a suscitat un mare interes științific și în prezent nu s-a ajuns la un consens general cu privire la structura acesteia. Numeroase modele au fost propuse pentru a descrie structura micelelor, dintre care cel mai cunoscut propune o structură organizată în submicele. La suprafața micelei este dispusă K-cazeina, care are majoritatea moleculelor glicozilate la capătul C-terminal. Partea hidrofilă a k -cazeinei, de la capătul C-terminal, proiectează în exteriorul micelei grupările carbohidrate, care dau micelei un aspect de perie. Stabilitatea în soluție este asigurată de respingerea electrostatică, potențialul negativ al micelei fiind de -20 mV (Figura 1.13.).

Figura 1.13. Modelul schematic al micelelor de cazeină, în secțiune (Walstra,

1999)

Acest model din multe puncte de vedere este în acord cu principalele proprietăți ale cazeinei, iar acestea sunt:

Stratul plutitor format din capătul C-terminal al K-cazeinei. Aceste lanțuri plutitoare sunt hidrofile și au sarcină electrică negativă, conținând și partea carbohidrată a K-cazeinei. Grosimea acestui strat este de 7 nm și stratul este esențial în menținerea stabilității coloidale a micelei.

Prezența nanoclusterilor de fosfat de calciu cu diametrul de aproximativ 3 nm. Aceștia conțin fosfat anorganic și calciu coloidal, dar și fosfatul organic al resturilor de SerP și câteva resturi de acid glutamic.

Forța care ține împreună elementele structurale ale micelei este creeată de legăturile hidrofobe dintre proteine și cross-legăturile dintre lanțurile petidice, favorizate de prezența nanoclusterilor, în care sunt implicate și legături ionice.

Alte modele propuse pentru evidențierea structurii cazeinei, sunt modelul Hoit (1992) în care cazeinele sensibile la Ca sunt legate de microcristale de fosfat de calciu coloidal (CCP) și înconjurate de un strat de K-cazeină, cu partea C-terminală plutind la suprafață (Fig.1.14.).

Figura 1.14. Reprezentarea diagramei micelelor de CN care prezintă o structură

uniformă

Modelul de legare duală propus de Horne (2003) consideră că fiecare din moleculele individuale de cazeină interacționează în regiunea hidrofobă prin legături care se stabilesc în structura primară, lăsând regiunile hidrofile libere, pentru formarea de legături prin polimerizare,

iar o parte a acestora împreună cu regiunea C-terminală a K-cazeinei plutesc în faza apoasă (fig.1.15.).

Figura 1.15. Modelul de legare duală -prezintă interacțiunile dintre asl-, as2-, (3 și K-cazeine; B-B variante de legare pentru structura primară, P-procesul de polimerizare (Horne, 2003)

în ambele modele se păstrează ideea de organizare în submicele, rolul integrator al fosfatului de calciu coloidal și stratul plutitor, dar modelul Horne încearcă să se argumenteze lipsa de omogenitate din interiorul micelelor. Micelele se dezintegrează atunci când mai mult de 60% din fosfatul de calciu colodial este solubilizat, de exemplu prin adăugare de citrați sau oxalați, sau prin acidifierea naturală a laptelui.

Micelele dispersează și atunci când pH-ul crește la 9, ceea ce nu solubilizază CCP-ul și probabil determină dezintegrarea prin creșterea sarcinii nete negative. O concentrație în uree mai mare de 5 M, sau dodecil sulfat de sodiu, disociază de asemenea micelele sugerând faptul că legăturile de hidrogen și/sau hidrofobe sunt importante pentru stabilitatea micelei. La 20°C micelele sunt precipitate de alcoolul etilic sau alți alcooli cu masă moleculară mică, în concentrații mai mari de 35%, dar dacă temperatura crește peste 70°C, în mod neașteptat cazeina precipitată se dizolvă, iar soluția devină clară, indicând disocierea micelelor (O'Connell și al., 2001). Particule asemănătoare cu micelele se re-formează la răcire și acestea formează un gel la 4°C. Nu este încă un fapt dovedit că aceste micele formate după tratarea laptelui cu acizi, uree, SDS sau alcool etilic corespund submicelelor.

Stabilitatea și comportamentul micelelor sunt puternic afectate de pH, săruri și de prezența proteinelor serice.

Proteinele serice

Proteinele serice reprezintă un grup de proteine care rămâne solubil în lapte sau zer, după precipitarea CN la pH 4,5 și 20°C. Fac parte din această categorie a-lactalbumina (a-LG), (3-lactoglobulina (p-LG), serum albumina (SA), imunoglobulinele (Ig) și proteozo-peptonele care reprezintă fracțiunile majore. Dar, între componentele prezente se mai află și lactoferina (LF) și fragmente de CN, precum și proteine din membrana globulelor de grăsime.

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

a-lactalburnina

Funcția biologică a a-lactalbuminei (a-LA) este aceea de coenzimă în sinteza iactozei. Laptele de vacă conține 1,2-1,5 g/l a-LA (Jenness, 1974). a-LA este formată din 123 aminoacizi și prezintă două variante genetice A și B, varianta B cu masa moleculară 14.178 Da fiind predominantă (fig. 1.16.).

Proteina este mică, împachetată compact și de formă aproximativ sferică. Nu asociază decât la tărie ionică mică. Atât varianta genetică A cât și B conține 4 punți disulfurice. a-lactalbumina are un situs specific neexpus pentru legarea unui ion de calciu. Calciul este legat puternic și stabilizează conformația proteinei. îndepărtarea calciului, sau scăderea pH-ului la 4 ce determină pierderea ionului de Ca, determină o depliere parțială într-o stare topită a globulei. în această stare proteina va fi denaturată termic ireversibil la temperatură relativ scăzută, a- lactalbumina nativă prezintă o completă regenerare după tratamentul 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.

a-LA este o metaloproteină care conține Ca. Structura a-LA este asemănătoare în proporție de 62,6% cu cea a lizozimului.

Cantitatea de a-LA scade spre sfârșitul lactației odată cu scăderea conținutului de lactoză și contrar comportamentului celorlalte proteine, a căror concentrație crește.

1 10 20

H-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Arg-Glu-Leu-Lys-Asp-Leu-Lys-Gly-Tyr -Gly-Gly- 21 30 40

Val-Ser-Leu-Pro-Glu-Trp-Val-Cys-Thr-Thr-Phe-His-Thr-Ser-Gly-Tyr-Asp-Thr -Gln-Ala- 41 50 60

Ile-Val-Gln-Asn-Asn-Asp-Ser-Thr-Glu-Tyr -Gly-Leu-Phe-Gln-Ile-Asn-Aan-Lys-Ile-Trp- 61 70 80

Cys-Lys-Asp-Asp-Gln-Asn-Pro-His-Ser-Ser-Asn-Ile-Cys-Asn-Ile-Ser-Cys-Asp-Lys-Phe- 81 90 100

Leu-Asp-Asp-Asp-Leu-Thr-Asp-Asp-Ile-Met-Cys-Val-Lya-Lys-Ile-Leu-Asp-Lys-Val-Gly- 101 ^ 110 120 Ile-Asn-Tyr-Trp-Leu-Ala-His-Lya-Ala-Leu-Cys-Ser-Glu-Lys-Leu-Asp-Gln-Trp-Leu-Cys- 123

Glu-Lys-Leu-OH

Figura 1.16. Structura primară a Bos a-LA B (Vanaman și al., 1970;

Farrell și al., 2004)

p-lactoglobulina

A doua proteină serică majoră este p-lactoglobulina (P-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 Da (fig. 1.17.). Solubilitatea 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 și 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 dimer (M = 36,6 kDa).

Ambele molecule sunt legate strâns una de cealaltă prin interacțil hidrofobe. Dimerul disociază la temperatură ridicată. La pH mai mic de 5,5, P-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 ia expunerea grupelor sulfhidril, acestea devenind reactive.

1 10 20

|<—btlicol—>1 )« P-fr —» —

H-Leu-îl*-v*l-Trir-GLrj-rht -M«t – Lye -sly – L*u-A*p -11 * -Gl.n- Ly*~v&l -Aia-Giy-Thr ~7r£-Tyt – 21 30 40

f,-*. >| |<-hOllCAi-> I

Ser -Leu-Aï.« »►tot "Ala – Al¡■»-■Ser •■••knp- îl«-S»r – Ljbm-Li»u–A»p'“AÎ4*'-i31f4-,*2er «m.ai – P-e »-Leu*-Ar g- 41 60 60

l< p-fc —— > t î< fv-C

val -Tyr – va 1 -Glu-Olu-Lau-Lys-Pro■ Thr-Pro-Glw-Gly-Aar»- uu-Glu-îU-L*u- L*«-<3Jn-î-y* – 61 70 ¡30

P*c—> i i<— — — — r*-t> ->i

?rp“Giu~A#r.~GLy-<Wu-Cy#-Aii» -Gin,- Lyf – Lys- lia -11* – Al« -Glu -Hy*-Thr – Lyt -II* * ît-o-Al*. – 61 90 100

|<— P-E >1 f< — P-F > 1

Vâl -»• – Lys – i 1 • -asț -Al* – Liu-AMHUti-asr-Lye -val -L*u-Vil – lw- â*f – mur -a np-îyt – i-yar – 101 110 120

|< p-G >| ]<-beliaal->| j< f*-H –

Lys-Tyr -Leu-Leu* Ph*-Cy»-Het-Giu-Aam,-5<rr-“fili» -Glu-Pro-Olu-Giii-s©r-hfiv-Al«“Cyc -Gin- 121 130 143

– p-H — >f f< –- a-h*UX — > |

Cy»-ü»u-V*l -At ți -Thr- Sfro-OUi-VAl

1*1 I'jC 100

|<—- (V-I —->! l<—‘helieal— >1

Ln<tî – Aia – Lou-pr o – K»t.-H is -11 e – Aț g – Leii – âe r – ehe – A»r. – Pt o – 7hr-Ol n – l-e u-G i u-451 u-Gir:- 162 Hir-Ilc-OH

Figura 1.17. Structura primară a Bos p-LG B (Eigel și al., 1984; Qin și al., 1999; Farell și al., 2004) Sunt poziționate caracteristicile majore ale structurii secundare: regiunile a-helix, regiunile elicoidale (helical) și foaie pliată (p-

strands)

p-LG apare în trei forme genetice principale: A, B, și C. Acestea asociază în grade diferite și pot forma dimeri. Variantele genetice A și B apar cu frecvență mare în laptele de vacă.

p-LG tinde să lege molecule nepolare, proprietate care se poate datora hidrofobicității foarte mari, aspect ce prezintă importanță tehnologică și nutrițională. O importanță deosebită o are legarea retinolului (vitamina A) de p-LG.

Componente minore

Laptele conține și proteine în cantități mici, sau sub forme de urme. Importanța acestora 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.

Tabelul 1.9. Proprietățile proteinelor minore din lapte (Fox, 1992; Haggarty, 2003; Fox, 2003)

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

Fiecare moleculă de IgG este un polimer format din două lanțuri grele identice (H) și două lanțuri ușoare (L), având masa moleculară 150.000

Da (fig.1.18.). Molecula are două situsuri reactive identice sau două joncțiuni. Antigenul implicat, sau o parte a acestuia se fixează exact pe aceste situsuri și se leagă în diferite moduri, prin: legături de H, legături hidrofobe, atracții electrostatice. Distanța dintre situsurile reactive este flexibilă, ceea ce facilitează adeziunea spre suprafața antigenului. Imunoglobulina G poate acționa asupra mai multor antigeni de origine bacteriană.

Figura 1.18. Modelul de bază al IgG (Guidry, 1985; Larson, 1992)

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 polizaharidice 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 imunoglobulinelor M fac parte și lactenina Li și lactenina L3, inhibitori ai bacteriilor G(+). Lacteninele sunt aglutinine, iar lactenină L3 acționează chiar și asupra unor tulpini de Lactococcus lactis. Clasa IgM

t

substrat se folosește un lapte integral de amestec. S-au propus și alte metode pentru stabilirea activității enzimei ca determinarea cantității de azot solubil în acid tricloracetic 12°/o (A 1 a i s și colab.) sau măsurarea cantității de protoni eliberați din cazeina-K (Garnier) însă acestea sînt lungi sau delicate.

O metodă foarte precisă pentru stabilirea apariției fenomenului de coagulare constă în determinarea vitezei de propagare a sunetului în laptele care coagulează. In momentul în oare începe coagularea se produce o variație bruscă a vitezei de propagare a sunetului.

Specificitatea enzimei. Lucrările lui F i s h precum și ale lui Ban g- J e n s e n și colab. au dovedit că cheagul este o endopeptidază. In prezent se apreciază că această activitate endopeptidazică este în legătură directă cu coagularea laptelui. După legăturile hidrolizate de către cheag nu se poate deduce o regulă privind specificitatea acestei enzime. Studiind hidro- liza a peste 15 esteri sau dipeptide, în limitele de pH de la 3,5 la 7 și la o concentrație în cheag cuprinsă între 0,03 și 0,5 mg/ml, Ribadeau- Dumas și Garnier au stabilit o hidroliză foarte lentă a unui singur ester, N-benzoil-DL-fenilalanină-j3-naftol. L e v i n a constatat că acidul poli-L-glutamic (n=8) este hidrolizat de către cheag rezultînd în majori-

Fig. 89. Efectul inhibitor al calciului asupra hidrolizei cazeinei de către cheag (după Mercier și Garnier).

tate acid triglutamic. Rezultă deci, că pentru activitatea hidrolitică a cheagului este necesară o anumită lungime a lanțului peptidic (cel puțin 4 legături peptidice) deoarece diferite substrate polipieptiddce au fost hidrolizate (hemoglobina denaturată, insulina etc.) de enzimă.

[NUME_REDACTAT] și colab. cheagul hidrolizează în cazeina K legătura fenilalanină-metionină și nu o legătură esterică fenilalanină-X cum s-a considerat de către Garnier. Se pare că natura legăturii peptidice hidrolizate este dependentă de conformația proteinei.

Efectul pH-ului asupra activității cheagului. Valoarea optimă de pH depinde de substrat fiind de aproximativ 3,5 pentru hemoglobină și serum- albumină și de 4,5 pentru cazeina totală. Aceste valori sînt diferite de ale pepsinei oare are o activitate optimă la pH 2.

Efectul unor inhibitori. La pH neutru și tărie ionică 0,1 calciul inhibă hidroliza cazeinei de către cheag (fig. 89). La temperatura obișnuită și la pH 6,3 calciul nu modifică stabilitatea enzimei. Este deci posibil ca acțiunea calciului să se desfășoare la nivelul substratului.

Cheagul este inhibat și de clorura mercurică care acționează direct asupra enzimei. Această inhibare depinde de pH ; comparată cu a unui martor ea nu este sensibilă și reproductibilă decît pentru pH)>7.

Ribadeau-Dumas și Garnier n-au observat, între limitele de pH 6,3—6,8 vreun efect asupra cheagului din partea inhibitorilor spe- ■ cifici ai enzimelor proteolitice și esterazelor.

In legătură cu centrul activ al enzimei nu există suficiente date con- : cludente, însă avînd în vedere efectul inhibitorilor, activitatea și pH-ul s-au emis unele ipoteze. H i 11 și L a i n g au constatat, după o fotooxi- dare în prezență de albastru de metilen, că inactivarea enzimei depinde mai mult de oxidarea resturilor de histidină decît de metionină, triptofan sau tirozină.

Fenomenul de coagulare cu cheag

în urma acțiunii cheagului laptele se transformă într-un coagul format din cazeină, însă în oare sînt înglobate mecanic lactoza, proteinele din zer și grăsimea. Coagulul poate fi dispersat prin adăugarea unor alcalii sau prin dializă față de soluții concentrate de clorură de sodiu.

Teoriile lui Hammarsten, [NUME_REDACTAT] și Bosworth explicau coagularea laptelui cu c]jeag considerînd cazeina ca o substanță omogenă. Ei propuneau transformarea cazeinei native într-o formă nouă numită paracazeină, oare precipita în prezența ionilor de calciu. Ecuația lui Hammarsten poate fi reprezentată prin schema următoare :

(cheag)

Cazeina —► Paracazeină+Albumina solubilă

din zer

Ca2+

Coagul insolubil

Această teorie privind acțiunea cheagului a fost acceptată de numeroși autori.

[NUME_REDACTAT] și Bosworth, Bosworth și Schryver considerau că cheagul scindează cazeina în două molecule de paracazeină care ) coagulează în prezența ionilor de calciu. După acești autori albúmina solu

bilă a lui Hammarsten este rezultatul unei acțiuni prelungite a cheagului asupra cazeinei și nu al unor reacții necesare pentru coagulare. [NUME_REDACTAT] Slyke cit și Hammarsten recunosc procesul ca proteolitic precum și importanța ionilor de calciu în coagularea paracazeinei.

Cercetătorii englezi folosesc termenii de cazeinogen și cazeină în loc de cazeină și paracazeină. După identificarea unor fracțiuni ale cazeinei s-a folosit denumirea de paracazeină și pentru fracțiunile individuale care au suferit acțiunea cheagului.

După teoria lui Hammarsten paracazeina trebuie să se deosebească prin unele caracteristici de cazeina din oare a provenit. Palmer și Richardson arată că paracazeina leagă mult mai mulți ioni oxidril decît cazeina nemodificată și consideră că diferența între capacitatea de legare a bazelor este una din puținele deosebiri reale existente între cazeină și paracazeină. Alți autori nu constată diferențe între capacitatea de a lega baze a cazeinei și paracazeinei.

Reexaminînd proprietatea de a lega ioni, Z i 111 e ș. a. stabilesc că a-paracazeina și cazeina totală leagă mai puțin calciu, la pH 7, decît cazei- nele corespunzătoare. Ei au demonstrat că necesarul de hidroxid de sodiu, pentru neutralizarea paracazeinei și cazeinei la pH 7 este același.

Alt aspect al teoriei lui Hammarsten privind coagularea laptelui, cu cheag se referă la eliberarea din cazeină a „albuminei zerului“, solubilă, sau a „proteozei“. Cherbuliez și Jeannerat consideră că „pro- teoza lui Hammarsten“ nu se formează prin degradarea cazeinei ci reprezintă un component prezent în cazeina nativă. A1 a i s ș.a. constată însă că în cursul coagulării laptelui cu cheag se pune în libertate din cazeină o cantitate de azot neproteic (NNP) care a fost solubil în acid tricloracetic (TCA) 12%. Ei stabilesc că eliberarea NNP rezultă ca urmare a unei reacții foarte specifice care se termină înaintea coagulării vizibile și care se deosebește net de proteoliza înceată a cazeinei ce are loc în continuare.

Concepții actuale asupra coagulării. în prezent se admite că procesul de coagulare este determinat de transformările enzimatice produse de cheag asupra cazeinei K .în urma cărora aceasta își pierde capacitatea de stabilizare a celorlalte fracțiuni cazeinice care precipită în prezență de calciu ionizat.

Berridge a sugerat desfășurarea procesului de coagulare în două faze :

Faza enzimatică în cursul căreia cheagul hidrolizează o parte din cazeină. Coeficientul de temperatură Qio este de aproximativ 3. Reacția se poate desfășura și la 0 °C cu o viteză destul de mare ; nu este necesară prezența calciului ionizat.

Faza de coagulare în care sînt implicate majoritatea substanțelor provenite din reacția anterioară. Coeficientul de temperatură Qio este de aproximativ 15. Coagularea se produce foarte încet la temperatură sub 15 °C. în cursul acestei faze intervine în reacții calciul ionizat.

S-a stabilit că în faza primară are loc o hidroliză enzimatică limitată a cazeinei K iar în faza secundară o modificare a micelelor, și după intervenția calciului o legare a acestora și formarea coagulului.

Cele două faze ale procesului de coagulare sînt în strînsă corelație. Faza de coagulare se desfășoară numai după faza enzimatică și fără participarea enzimei. A1 a i s a dovedit că după încetarea eliberării azotului neproteic din cazeină în urma activității enzimatiee a cheagului, la temperatura de 2 °C, laptele coagulează instantaneu prin încălzire la 40 °C.

[NUME_REDACTAT] procesul de coagulare cu cheag poate fi redat schematic în modul următor : '

. enzima .

Cazeina-K {paracazema-K} +NNP

Deoarece notația „para“ se folosește pentru cazeina transformată de cheag în lumina cunoștințelor actuale există numai paraoazeina K.

Complexul de cazeină este mai întîi descompus apoi are loc precipitarea prin agregarea componentelor simple.

Ca : (as-|3-Y-cazeină) K-cazeinat: enzlnia) Ca2++as-,j3-,Y-cazeină+paracazeina K+NNP

Hj-.ÎKf-cazemă+paracazeina K+Ca2+ -> { CaiKj-.jî-iY-cazeiiiă), paracazeina K)

Ca i( as-j3-Y-cazeină) K-cazeinat: enzlma) (Ca (as-,p-,7-) cazeină, paracazeină K) +NNP

Acțiunea cheagului asupra cazeinei-K

Cazeina-K este singura dintre toate fracțiunile cazeinice care a fost hidrolizată de cheag înaintea coagulării. Este vorba de o hidroliză limitată care se poate compara cu activarea unei proenzime și care a determinat formarea unor substanțe azotoase neproteice solubile în TCA 12%. Cazei- nele a și p nu suferă această reacție, s-a constatat că din cazeina-K se eliberează de aproximativ cinci ori mai mult NNP decît din cazeina întreagă din care provine (fig. 90).

Cazeina-K este deci substratul specific pentru enzima în reacția primară care precede totdeauna coagularea cazeinei întregi (în prezență de calciu). în absența calciului cazeina K este transformată în paracazeină K care formează un precipitat fibrilar insolubil de la pH 4,6 la pH 9 însă solubil în uree 6 M sau la pH foarte alcalin. Această proprietate este inhibată de alte cazeine ; sînt suficiente mici cantități de cazeină <xs sau ¡3 pentru ca fracțiunea K să nu mai precipite sub acțiunea cheagului.

Examinarea naturii produșilor de hidroliză solubili este dificilă datorită eterogenității cazeinei K. După toate aparențele aceasta este constituită dintr-un singur lanț peptidic la care sînt atașate în proporții variabile galactozamina, galactoza și acidul N-acetilneuraminic (acid sialic). Aceste glucide care se regăsesc aproape total în produșii de hidroliză solubili sînt o sursă de eterogenitate și sînt responsabile de solubilitatea parțială a acestora în TCA 12%, cu toate că au o masă moleculară ridicată (5 000—8 000 după Nitschmann și colab.). Datorită acestor glucide produșii de hidroliză sînt numiți cazeinoglicopeptide sau eazeinomacro- peptide. Aceste substanțe reprezintă aproximativ 12%, în greutate, din cazeina K ; deoarece proporția de NNP nu este decît de 9% se deduce că proporția de azot în cazeinomacropeptide este inferioară celei din cazeina

K originală. Concentrația celor trei glucide în produșii de hidroliză este următoarea :

galactoză 6—7,4°/o

N-acetilgalactozamină 6,5—7,0°/»

acid N-acetilneuraminic 10—14°/o

Masa moleculară mare a majorității produșilor de hidroliză indică gradul limitat de proteoliză pe care-1 suferă cazeina K. Aceasta este în legătură cu specificitatea enzimei și cu cantitățile, mici de enzimă utilizate pen-

0 30 50 00 120 min

Fig. 90. Eliberarea azotului neproteic (NNP) din diferite fracțiuni ale cazeinei sub acțiunea cheagului.

Cazeina 3

tru a obține coagularea. Lindquist și Storgards au arătat că dacă se mărește considerabil concentrația de enzimă sau se prelungește timpul de acțiune a acesteia, se observă o proteoliză mai accentuată a cazeinei K, iar în lapte și a altor cazeine (oc.slși ¡3).

Compoziția în aminoacizi a cazeinomacropeptidei este diferită de aceea a cazeinei integrale (tabelul 91).

Se observă absența aminoacizilor cu sulf, aromatici și bazici, cu excepția lizinei, în schimb proporția de hidroxiaminoacizi este mare reprezen- lînd peste 25% din partea peptidică. Se constată de asemenea că cazeino- macropeptida obținută din cazeina întreagă este identică cu aceea obținută

i) % din partea peptidică; r — raport molecular

din cazeina K ceea ee confirmă originea lor comună. Glicomacropeptidele obținute din cazeina laptelui de oaie și capră se aseamănă în general cu peptida din cazeina de vacă cu unele deosebiri referitoare la oonținutul in glicocol și histidină. Ele conțin în plus un al doilea acid sialic acidul N-gli- colineuraminic.

Cazeina K are aceeași secvență C-terminală ca și cazeinomacropep- tida : (serină, treonină, alanină, valină-OH) (v. fig. 19). Pe de altă parte paracazeina K prezintă leucina și fenilalanina ca aminoacizi C-terminali. Aceste observații permit să se aprecieze că fracțiunea cazeinomacropepti- clică se găsește la extremitatea moleculei cazeinei K, purtătoarea grupei carboxilice și unde se află partea prostetică gluc'idică avînd acidul sialic în poziție terminală. Numărul de legături hidrolizate de cheag în cursul reacției primare este în mod sigur foarte redus dată fiind molecula mare a produșilor formați și faptului că nu s-a constatat o creștere a numărului de grupări acide sau bazice prin metode titrimetrice obișnuite.

F oltmann arată că după diferite ipoteze natura legăturii hidrolizate este necovalentă, ester sau peptidică. în lumina rezultatelor actuale se pare că sînt scindate legături peptidice și poate una singură. Există cîteva argumente care sprijină o astfel de ipoteză, demne de relevat :

— specificitatea cheagului care hidrolizează destul de ușor polipepti- dele și care nu are practic acțiune asupra substanțelor cu legături esterice. Această specificitate se poate asemăna cu a pepsinei care după D e n n i S și W a k e formează aceiași derivați paracazeinici K;

449

29 — Biccliimia produselor alimentare

apariția unui aminoacid N-terminal, metionină și a doi aminoacizi C-terminaii fenilalanină și leucină ;

structurile primare ale proteinelor și biosinteza lor în care nu intervin decît legături peptidice chiar dacă ulterior se pot forma alte tipuri de legături covalente inter sau intracatenare ;

acțiunea hidroxilaminei la pH 10 asupra cazeinei nu antrenează nici o formare de cazeinomacropeptidă.

Sînt încă date incerte cu privire la unele aspecte ale acțiunii cheagului asupra cazeinei K pe care le vor lămuri cercetările viitoare.

Faza neenzimatică a coagulării cu cheag

Formarea gelului caracteristic depinde de prezența cazeinei K, a calciului ionizat și a fosfatului de calciu coloidal. S-a constatat că sensibilitatea paracazeinatului față de ionii de calciu depinde de cantitatea de fosfat de calciu prezent. Există un raport invers proporțional între cantitatea de fosfat de calciu și timpul de coagulare pentru o anumită concentrație a ionilor de calciu (sau cantitatea de ioni de calciu necesară pentru a obține coagularea într-un timp determinat).

Cazeina K poate să fixeze o cantitate mai mare de fosfat de calciu decît cazeinații a și J3. Timpul de formare a gelului din cazeină K este cu atît mai scurt iar consistența lui cu atît mai mare cu cît concentrația de fosfat este mai mare.

Cazeina K reprezentînd substratul specific pentru cheag are un rol central în procesul de coagulare. Prin hidroliză cazeinomacropeptidei din molecula cazeinei K se eliberează grupări oare permit stabilirea legăturii intramoleculare și formarea polimerilor. Este însă posibil ca și alte grupări să devină libere pentru a permite legături prin intermediul ionilor de calciu și fosforic. Prin separarea cazeinomacropeptidei se modifică proprietățile fizico-chimice ale cazeinei K, din care se desprinde o parte foarte hidrofilă. Rezultă o reducere a solubilității și a sarcinii electrice, factori care influențează stabilitatea suspensiei. în urma coagulării se modifică și forma moleculei ea urmare a diminuării rigidității moleculare. [NUME_REDACTAT] cazeina K este molecula cea mai rigidă care obligă, în interacțiuni, alți constituienți să adopte o conformație favorabilă. Se consideră că acidul sialic determină rigiditatea cazeinei K și că el are o contribuție la puterea stabilizatoare, însă chiar și după îndepărtarea acestuia din molecula fracțiunii K, se păstrează o mare parte din puterea stabilizatoare.

P a y e n s apreciază că procesul de coagulare, în acord cu teoria co- loizilor protectori și considerînd cazeina K dispusă la suprafața moleculei, se desfășoară după schema din fig. 91.

Unul dintre aspectele interesante ale reacției neenzimatice este coeficientul de temperatură relativ ridicat. Morgenroth arată că la temperaturi sub 8 °C durata de coagulare se poate prelungi atît de mult încît procesul nu se mai realizează. Berridge determină coeficientul de temperatură Qw pentru faza neenzimatică de coagulare a laptelui ca fiind între 13 și 16 iar P y n e găsește pentru soluțiile de eazeinat de calciu un coeficient de 20. Acești coeficienți de temperatură sînt caracteristici re

acțiilor de denaturare a proteinelor. Diferența dintre coeficientul de temperatură al fazei enzimatice și neenzimatice a fost folosită pentru aprecierea timpului de coagulare neenzimatică.

Fig. 91. Schemă pentru procesul de coagulare considerînd cazeina-K dispusă la suprafața moleculei (după P a y e n s).

Hostettler și Imhof au studiat procesul de coagulare a laptelui cu cheag cu ajutorul microscopului electronic. Ei observă că fenomenul de coagulare începe cu orientarea particulelor sferice de eazeinat de calciu în sensul formării unor aglomerări care prin intermediul umor legături în toate sensurile se transformă într-o rețea cu structură fibroasă. Coagulul final are o structură neregulată, fiind format din particule de paracazeinat dispuse într-o rețea filiformă tridimensională. în această rețea sînt înglobate globulele de grăsime și componentele din zer.

Factori care influențează coagularea laptelui cu cheag

O serie de substanțe și condiții pot accelera sau întîrzia coagularea laptelui. Acestea pot de asemenea modifica proprietățile normale ale coa- gulului. Efectul lor se poate constata în timpul fazei enzimatice sau neenzimatice, sau în ambele stadii.

Compoziția laptelui: S-a constatat că timpul de coagulare al laptelui variază cu rasa animalului însă influențe mai mari s-au observat la nivelul indivizilor. Unele animale sănătoase secretă un lapte care coagulează rapid, altele care coagulează foarte încet sau deloc. Moquot, Alais și Che- valier au arătat că acest defect de coagulare poate fi determinat de o reducere a raportului Ca/Na în lapte și de o diferență de compoziție în molécula de cazeină.

Timpul de coagulare este aproximativ invers proporțional cu raportul Ca/Na din lapte. în laptele cu coagulare lentă acest raport este în general sub 0,20 ; în laptele normal el este de aproximativ 0,23, iar în laptele cu coagulare rapidă depășește adesea valoarea 0,24. Pe de altă parte „viteza de coagulare a laptelui“ este într-o anumită măsură dependentă de factori genetici.

în acest sens trebuie să se arate că există o legătură între dimensiunea micelelor de cazeină și timpul de coagulare : timpul de coagulare este invers proporțional cu diametrul mediu. Această observație este în favoarea unei acțiuni de suprafață a cheagului. S-a constatat că în unele categorii de lapte cu coagulare lentă diametrul mediu al micelelor de cazeină a fost mai mic decît în laptele cu coagulare normală.

Calciul constituie un element foarte important pentru procesul de coagulare cu cheag. Ionii de calciu prezenți în faza solubilă a laptelui se găsesc în echilibru cu calciul coloidal din fosfocazeinatul de calciu. Creșterea concentrației calciului coloidal are o mare influență asupra sensibilității paracazeinatului rezultat față de ionii de calciu. Comportarea la coagulare a laptelui este fără îndoială influențată de compoziția în săruri minerale a laptelui cit și de complexul coloidal calciu-fosfat-citrat asociat cu micelele de cazeinat. Kosikowski și Moquot menționează că laptele cu coagulare lentă se caracterizează printr-un conținut de săruri minerale scăzut (atît calciu cit și fosfor), un diametru redus al particulelor de cazeinat și un conținut ridicat de apă în depozitele de cazeinat obținut prin centrifugarea laptelui. Ei remarcă de asemenea că în coagulul obținut din lapte cu „coagulare înceată“ conținutul de umiditate este în cele mai multe cazuri mai mare decît în coagulul obținut din laptele normal și că dintr-un astfel de coagul zerul se elimină mai greu în timpul prelucrării.

Distrugerea membranei naturale a globulelor de grăsime în laptele crud determină o coborîre a pH-ului, a tensiunii superficiale și reducerea capacității de coagulare cu cheag. Dacă membrana naturală a globulelor de grăsime nu este intactă, grăsimea laptelui este mai ușor hidrolizată de către lipaze. Tarassuk și Richardson au stabilit că o serie de acizi grași prezenți în lapte sub formă liberă (lauric, miristic și palmitic) inhibă sau opresc coagularea laptelui de către cheag la 35 °C. Efectul inhibitor a fost înlăturat prin încălzirea laptelui la temperatura de topire a acizilor grași inhibitori urmată de o răcire la 35 °C și adăugarea cheagului. S-a constatat că și acidul oleic și caprinic au efect inhibitor asupra coagulării ou cheag spre deosebire de acizii grași cu masă moleculară mică. Se consideră că acizii grași solizi sînt absorbiți pe particulele de, cazeinat din lapte blocînd astfel acțiunea cheagului. Această ipoteză nu explică însă acțiunea acidului oleic. Palmer și Hankinson au constatat o înlăturare parțială a efectului inhibitor prin încălzirea laptelui. Jenness și P a 11 o n consideră că inhibarea este determinată de reacțiile dintre acizii grași liberi și ionii de calciu cu formarea unor săruri insolubile.

Omogenizarea grăbește coagularea cu cheag a laptelui dar reduce consistența coagulului.

Acțiunea temperaturii. în rețeaua de colectare laptele este păstrat la temperaturi scăzute un timp variabil, apoi se transportă la fabrică unde din nou este depozitat la 3—4 °C. Apoi, pentru a distruge microflora și a face posibilă o producție calitativ uniformă prin utilizarea maielelor, laptele este supus unui tratament termic prin încălzire. în sfîrșit în cadrul unor procedee noi coagularea nu se mai realizează la temperaturi de

aproximativ 30 °C ci la rece (sub 5 °C) în cîteva ore urmată de o încălzire rapidă. în continuare se va examina influența exercitată de temperatură în fiecare din aceste stadii.

Efectul răcirii laptelui după mulgere. O serie de autori (R a p p și Calbert, Peltola șiVogt) au arătat că timpul de coagulare a laptelui conservat în prealabil la temperaturi apropiate' de 0°C este mai lung decît al aceluiași lapte supus coagulării imediat după mulgere. Prelungirea duratei de coagulare este cu atît mai importantă cu cît conservarea este mai îndelungată. Rapp și Calbert ău observat o prelungire cu 4% după o zi de conservare, cu 7% după două zile și de 12% după 3 zile, însă există variații apreciabile de la un lapte la altul.

Durata de coagulare a laptelui conservat la temperatură scăzută poate fi restabilită la valoarea normală (a laptelui proaspăt muls) dacă lapteie este supus la diferite tratamente : adăugare de clorură de calciu (P e 1- t o 1 a și V o g t), menținerea laptelui la 30 °C timp de mai multe ore (Schwartz și Mumm ), încălzirea la 50 °C timp de 30 min (F r i k- k e r), adăugarea unei mici cantități dintr-o maia lactică (0,001%) însoțită de o ușoară încălzire înainte de sfîrșitul perioadei de conservare la frig (V a s s a 1 și A u c 1 a i r).

Coagulul obținut prin acțiunea cheagului asupra unui lapte conservat la temperaturi scăzute este mai moale și se deshidratează mai greu. Totuși diferențele de umiditate între brîn25turile fabricate din lapte proaspăt și din lapte conservat la rece sînt destul de reduse și pot fi corectate prin diferite mijloace.

Davis și White consideră că variațiile de aptitudine la coagulare a laptelui conservat la temperatură scăzută sînt în legătură cu conținutul de fosfat de calciu solubil al laptelui. La temperaturi joase o mică parte din fosfat și din calciu legate de cazeină trece în soluție, ceea ce determină o prelungire a timpului de coagulare și obținerea unui coagul cu consistență mai moale. La o reîncălzire prealabilă a laptelui calciul și fosfatul solubili sînt din nou reasociați cu cazeina.

Efectul încălzirii laptelui înainte de coagulare. Se știe că încălzirea laptelui la temperaturi de peste 50—60 °C are ca efect o prelungire a timpului de coagulare cu cheag. Garnier observă acest efect în special la laptele de vacă și în mai mică măsură la laptele de oaie. în același timp coagulul obținut este mai moale și deshidratarea sa mai dificilă ; aceste modificări devin mai importante pe măsură ce crește temperatura și durata încălzirii. Ele au fost studiate în legătură cu aplicarea pasteurizării, pentru laptele utilizat în industria biînzeturilor cu scopul de a distruge unele bacterii patogene sau a unor bacterii periculoase.

Lucrările din ultimii ani au adus precizări asupra mecanismului fenomenelor care se produc în lapte în timpul încălzirii și care influențează procesul de coagulare. Kannan și Jenness au arătat că încălzirea laptelui provoacă formarea unui complex între (3-lactoglobulină și cazeina a și că dacă dintr-un lapte lipsește ¡3-lactoglobulina fenomenele descrise mai sus nu se ■ mai produc. Apoi s-a adus o precizare suplimentară că fracțiunea K a a-cazeinei este implicată în formarea complexului. în sfîrșit

S a w y e r și colab. au arătat că acest complex se formează ca urmare a legăturilor disulfurice care apar între aceste două proteine. Toate aceste schimbări au ca rezultat modificarea mo,dului de acțiune a cheagului asupra cazeinei K. Pe de altă parte formarea complexului fl-lactoglobullnă-cazeina K este însoțită și de alte modificări oare privesc fosfații și calciul din lapte.

încălzirea laptelui provoacă asocierea unei părți din calciul și fosfații solubili cu proteinele iar cînd laptele încălzit este adus din nou la temperatura obișnuită și păstrat, o parte din fosfatul și calciul legat cu proteinele este din nou solubilizat. Acest fenomen sesizat de P y n e a fost denumit histerezis și este în strînsă legătură cu timpul de coagulare al laptelui. S-a observat că laptele încălzit, apoi răcit și păstrat prezintă o prelungire progresivă a duratei de coagulare cu cheag. P y n e consideră că în timpul încălzirii o parte din calciul și fosfații prezenți își modifică starea oare devine diferită de aceea sub care se găsesc în laptele crud.

La interpretarea efectului diferitelor tratamente termice asupra laptelui trebuie să se țină seama de schimbările de conformație a cazeinelor asl, 8, K sub acțiunea temperaturii. Temperaturile de semitranziție ale acestor transconformații sînt situate în apropierea temperaturii obișnuite. Rezultă pentru diferite fracțiuni ale cazeinei și o schimbare importantă a proprietăților lor. S-a formulat ipoteza că în funcție de temperatură și în legătură cu aceste transconformații, proprietățile asociative ale cazeinelor sînt profund modificate, în special în ceea ce privește afinitatea lor pentru sărurile minerale (calciu, fosfat, citrat) ceea ce determină în mare măsură efectele observate.

încălzirea produce și o reducere a diametrului mediu al micelelor de fosfocazeinat, care este considerată o cauză a reducerii proprietăților de coagulare a laptelui. Probabil că proteinele solubile denaturate și dispuse la suprafața micelelor de cazeină au o acțiune protectoare față de acțiunea cheagului, prelungind durata de coagulare a laptelui.

Influența temperaturii de coagulare. S-a arătat că în cursul coagulării laptelui cu cheag au loc două reacții succesive, prima de natură enzimatică iar a doua corespunzătoare coagulării propriu-zise. După ce reacția enzimatică este terminată, reacția de coagulare care urmează nu depinde de concentrația de cheag și viteza sa este influențată în mare măsură de temperatură. La temperatura de 0 °C coagularea se produce în cîteva zeci de ore după terminarea reacției enzimatice, în timp ce la 37 °C coagularea se produce foarte rapid după reacția primară.

Există cîteva procedee de fabricare a brînzeturilor (B e r r i d g e, N.I.Z.O.) care realizează coagularea la temperaturi scăzute lăsînd cheagul să acționeze un timp destul de îndelungat la aceste temperaturi. Reacția secundară de coagulare propriu-zisă are loc imediat după ce laptele este încălzit fie pe un tambur rotativ (procedeul Berridge) fie într-un schimbător de căldură cu plăci (procedeul N.I.Z.O.). Acest ultim procedeu cunoaște în prezent o dezvoltare industrială.

[NUME_REDACTAT]-Hutin propune de asemenea coagularea la rece a laptelui destinat fabricării brînzeturilor însă, el diferă de metodele precedente prin faptul că materia primă utilizată este laptele concentrat. încălzirea laptelui are loc prin adăugarea de apă caldă. Concentrarea care la prima vedere pare o operație suplimentară costisitoare se justifică printr-o creștere sensibilă a randamentului.

Aceste procedee prezintă unele avantaje tehnologice însă caracteristica cea mai importantă este faptul că procesul de coagulare se poate desfășura într-o formă continuă.

Coagularea cazeinei la punctul izoelectric

Datorită sarcinii electrice de același semn a micelelor de cazeină în mediul de dispersie acestea sînt împiedicate să se unească în agregate de dimensiuni mai mari. Sarcina electrică a unui coloid de proteină se poate modifica sau chiar schimba în sens contrar prin adaos de acizi sau baze. Prin reducerea sarcinii electrice se scade stabilitatea eoloidului. Cînd numărul sarcinilor pozitive este egal cu numărul sarcinilor negative sistemul coloidal se găsește la punctul izoelectric.

Spre deosebire de proteinele din zer precum și de alte proteine native în general, cazeina prezintă o insolubilitate marcantă la punctul său izoelectric (pH 4,6). Coagularea prin acidificare începe în mod obișnuit la pH 5,3 și este completă la-pH 4,6. Pentru scopuri practice este mai indicată referirea la o zonă de precipitare izoelectrică a cazeinei. Kirchmeier arată că prin analizarea precipitatului format la valori descrescînde de pH se observă o disociere sau o dezagregare a cazeinei. în acest caz sînt posibile reacțiile următoare :

{Ca : (as-Jj-y-cazeină) K-cazeinatj } ->

Micele

n Ca ; (as-j3-Y-cazeină) K-cazeinatj —a-,j3-,Y-cazeină+Ca2+

[NUME_REDACTAT] simpli

Nu există însă păreri unanime referitoare la dezagregarea ansamblului de cazein.e pînă la componente simple, însă datorită existenței unui interval de pH în oare precipită fracțiunile cazeinei, se poate susține ipoteza formării acestor componenți individuali. Pe această observație se bazează de exemplu prepararea cazeinei « și ¡3 de către Warner. Acesta a obținut cazeina a între pH 4,2 și 4,4 iar cazeina {3 între pH 4,6 și 4,8. H i p p și colab. au constatat că fracțiunile cazeinei au un punct izoelectric diferit, valorile respective pentru a, |3, și y-cazeine fiind pH 4,7, 4,9 și 5,8—6,0.

Kirchmeier consideră că la punctul izoelectric are loc trecerea complexului de cazeinat în cazeină acidă după reacția :

h +

Ca j (as-J3-y-cazeină) K-cazeinatj (H (a-,P-,y-cazeină))+Ca2+

Complex de cazeinat Cazeină acidă

Tehnologia de obținere a cazeinei acide

Obținerea cazeinei acide presupune mai multe faze care sînt descrise în continuare.

Precipitarea. Intre fracțiunile cazeinice prezente în iapte, există interacțiuni puternice prin legături hidrofobe, ionice, de hidrogen și prin punți de calciu, formînd complecși solubili cu o structură organizată superioară (micele). Structura micelară este stabilizată în special prin legături hidrofobe și printr-o rețea de fosfat coloidal de calciu, de o mare complexitate și cu multiple tipuri de legături.

îndepărtarea treptată a calciului din micele determină o dezagregare reversibilă a cazeinei (în special a (¡-cazeinei). Modificarea pH-ului laptelui determină schimbări reversibile ale micelelor de cazeină. Cobo- rirea pH-ului are drept rezultat disocierea și solubilizarea fosfatului coloidal de calciu ; calciul este deplasat din micelele de cazeină de către ionii de hidroniu H:iO+, iar fosfatul de calciu este transformat în ioni de Ca2+ solubili și ioni H-jPO,,.

La pH = 5,3, cazeina începe să precipite din soluție, precipitarea fiind maximă la pH = 4,62 (punctul izoelectric). Pentru a realiza solubilizarea completă a fosfatului de calciu este necesar ca pH-ul să fie coborît cel puțin pînă la valoarea punctului izoelectric. Cazeina precipită din soluție siib formă de flocoane. Eliminarea zerului din flocoane prin sinereză este favorizată de creșterea acidității și a temperaturii.

Temperatura de precipitare are o influență importantă asupra tipului de precipitat format. Astfel, precipitatul format la temperaturi sub 353C este moale, format din particule fine, în timp ce la temperaturi între 35 și 38°C precipitatul este grosier. Prin reglarea corespunzătoare a temperaturii și pH-ului de precipitare, se poate obține un precipitat cu o textură convenabilă. Astfel, prin coborîrea pH-ului pînă la 4,1, men- ținînd o temperatură constantă, se obține un precipitat consolidat, care se poate spăla și scurge în mod corespunzător.

Precipitatul format la 43°C este grosier, fără particule fine și se separă bine de zer. Prin coborîrea temperaturii precipitatului sub 43'C, acesta se întărește și prin agitare se fărâmițează în granule care se pot spăla cu ușurință.

Din punct de vedere tehnologic, precipitarea cu acizi a cazeinei din laptele degresat poate fi realizată discontinuu (metoda clasică) sau continuu. In cazul procedeului discontinuu, laptele degresat este introdus în vane cu manta, prevăzute cu agitatoare mecanice și după îndepărtarea spumei se introduce sub agitare continuă acidul diluat sub forma unor picături cit mai fine. In acest scop se utilizează conducte perforate cu orificii avînd diametrul de 2—3 mm. Deoarece prin acest procedeu pierderile de cazeină în zer ajung pînă la circa 9% din cantitatea de cazeină existentă in lapte [1], în ultimul timp se utilizează aproape exclusiv procedee de precipitare continuă, prin care pierderile de cazeină în zer nu depășesc 1—2o/0.

Procedee de precipitare continuă. O trăsătură comună a procedeelor de precipitare continuă o constituie pulverizarea acidului în jet continuu, sub forma unui con de picături fine, în contracurent cu laptele smîntînit preîncălzit la temperaturi sub 40°C (32…35°C). Urmează o etapă de ridicare rapidă a temperaturii amestecului la valori peste 40°C (43…46°C), prin injecție de abur, cînd are loc precipitarea instantanee a cazeinei.

[NUME_REDACTAT] — Hayes [2], In acest procedeu se acordă o importanță deosebită pH-ului de precipitare și concentrației de săruri minerale (și în special de calciu), care influențează în mod hotărîtor viscozitatea soluțiilor de cazeină. Precipitînd cazeina cu acid la pH — = 4,2—4,6 se obține o viscozitate minimă a soluțiilor ; la un pH sub

viscozitatea este ușor mai mare, Ha un pH între 4,8 și 5,1 valoarea viscozității se mărește rapid, iar la pH peste 7 creșterea este foarte importantă.

Metoda propusă de autori (Reverse precipitation) acordă o importanță principală reglării pH-ului între 4,2 și 4,6 precum și temperaturii de precipitare. S-a constatat că amestecînd laptele cu acidul intr-o pompă, la temperaturi cuprinse între 43 și 46°C, viteza de formare a precipitatului este mare și structura sa este deteriorată înaintea evacuării din pompă. La temperaturi mai joase, viteza de formare a precipitatului asigură menținerea unei structuri corespunzătoare. Se evită . obțirferea unor particule de cazeină fibroase sau prea fine.

Procedeul prevede amestecarea în contracurent a laptelui cu temperatura de 30…32°C și acidului fin pulverizat sub presiune. La scurt timp după adăugarea acidului (pH = 4,25—4,35), printr-o injecție de abur se aduce instantaneu temperatura amestecului la 44…46°C. Formarea agregatelor (de 3—5 mm) se realizează pe un plan înclinat ondulat, iar separarea zerului pe o sită.

Prin această metodă se obține o cazeină cu un conținut redus de cenușă (1,75%), în condițiile reducerii pierderilor de particule fine.

[NUME_REDACTAT]. Procedeul elaborat de Gwozdze și Hutin [3] este asemănător cu metoda Muller-Hayes sub aspectul succesiunii etapelor de amestecare lapte-acid și de coagulare propriu-zisă.

în procedeul Procalex (fig. 4), precipitarea se realizează cu un „reactor-dozator“ mecanic în care laptele și acidul sînt trimise sub o presiune constantă. La evacuarea din acest dispozitiv, amestecul este adus la temperatura de coagulare prin injecție de abur, iar precipitarea are loc instantaneu.

Prin acest procedeu, utilizat în Franța, se obține o cazeină cu un conținut de cenușă de 1,80%, în condițiile eliminării aproape totale a particulelor fine.

[NUME_REDACTAT]. în acest procedeu, laptele cu temperatura de 43°C și acidul clorhidric diluat (1 — 2 n) se introduc separat într-o cameră cilindrică prevăzută cu șicane care asigură amestecarea celor două li-

Culturi starter

Gabriela BAHRIWl

Generalități, strategii de selecție a culturilor starter performante 214

Tipuri de culturi starter 216

Bacterii lactice starter 220

Bacterii starter cu roi în maturarea brânzeturilor 230

Culturi starter fungice 235

Procese metabolice alo culturilor starter cu implicații practice 231

Comercializarea și utilizarea cuiturilor starter 255

Prepararea și controlul calității cuiturilor starter de producție 258

Particularități privind obținerea culturilor starter de bacterii 258

Particularități privind obținerea culturilor starter fungice 264

Bibliografie 265

Generalități, strategii de selecție a cuiturilor starter performante

Creșterea continuă a producției mondiale de brânzeturi, în paralel cu diversificarea sortimentală, a impus perfecționarea tehnologiilor de fabricație, atât pentru îmbunătățirea calităților senzoriale și nutritive ale produselor finite, precum și pentru creșterea stabilității microbiologice la păstrare. în acest sens, utilizarea culturilor starter selecționate, a căror metabolism poate fi coordonat prin dimensiunea inocuiuiui și reglarea condițiilor fizico-chimice de activitate, reprezintă garanția unor procese reproductible, pentru obținerea de produse cu proprietăți care să satisfacă cerințele de calitate și preferințele consumatorilor.

Deși multă vreme omul a beneficiat involuntar de activitatea microorganismelor f pentru conservarea și diversificarea alimentelor, prima cultură starter de bacterii lactice a fost utilizată în condiții controlate abia în urmă cu 100 de ani, iar aplicarea l'

culturilor starter comerciale în biotehnologii alimentare a început anul 1950 (Lucke et al., 1990). *

Prin cuitură starter (inocul) se înțelege cultura pura, în stare activă, utilizată sub formă de monocultură sau culturi multiple pentru declanșarea și desfășurarea în condiții controlate a proceselor fermentative. Proprietățile biotehnologice ale culturii starter, dimensiunea și calitatea inoculului, precum și condițiile fizico-chimice de cultivare sunt primordiale pentru reușita procesului biotehnologic.

r

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. în cazul culturilor starter utilizate în biotehnologii alimentare, în paralel cu îmbunătățirea proprietăților biotehnologice, s-a urmărit identificarea microorganismelor capabile să acționeze în medii naturale, în culturi multiple cu microbiota specifică a alimentului.

I

O strategie completă de obținere a culturilor starter performante cuprinde:

dezvoltarea și aplicarea unor proceduri adecvate de selecție in vitro\

optimizarea producerii și cultivării pe scară largă a celor mai adecvate culturi * pentru procesele biotehnologice industriale;

definirea proprietăților biotehnologice ale culturilor selecționate;

investigarea condițiilor fermentative:

evidențierea efectului calitativ și cantitativ al substratului asupra activității r culturii starter;

evaluarea schimbărilor produse în sistemul fermentativ pe parcursul derulării fermentației: modificarea pH-ului, temperaturii, indicelui de activitate al apei, r a concentrației de oxigen dizolvat, formarea de gaze, etc;

■

studiul evoluției populației de celule în timpul procesului fermentativ;

identificarea produselor metabolismului primar și secundar specifice culturii ¡- starter;

i

investigarea profiielor de aromă.

Ca urmare a cerințelor tot mai drastice impuse de creșterea și diversificarea producției industriale, în paralel cu preferințele consumatorilor, care impun calitatea te produselor, strategiile de selecție a culturilor starter au urmărit permanent

îmbunătățirea performanțelor biotehnologice, vizându-se în principal următoarele proprietăți:

capacitatea de autoprotecție față de contaminanții de natură microbiologică și potențialul de a acționa în condiții naturale în asociație cu microbiota specifică a substratului;

stabilitatea metabolică și genetică;

capacitatea de a realiza procese rapide și reproductibile;

rezistență la acțiunea unor factori inhibitori;

să fie lipsite de patogenitate;

să nu inducă formarea de compuși toxici prin transformările pe care le catalizează;

să fie ușor de manipulat, transportat și depozitat.

Procesarea laptelui pentru obținerea sortimentelor de brânzeturi tradiționale implică utilizarea unei largi varietăți de culturi starter selecționate, care de obicei sunt culturi multiple, formate din tulpini ce aparțin unor specii diferite, sau mai multe tulpini ale aceleași specii (Tamime, 1999). în general, selecția culturilor starter utilizate la fabricarea brânzeturilor se realizează pe baza unor criterii specifice care vizează următoarele proprietăți biotehnologice:

capacitate de adaptare în condiții fermentative naturale, impuse de condițiile tehnologicespecifice de fabricare a brânzeturilor tradiționale;

potențialul de a acționa în culturi multiple cu microorganismele din microbiota specifică (indigenă) a substratului;

abilitate de a produce metaboliți care să contribuie la definirea proprietăților senzoriale și a valorii nutritive, specifice tipurilor de brânzeturi, precum și pentru asigurarea stabilității microbiologice la păstrare.

5.2. Tipuri de culturi starter

Diversificarea continuă a sortimentelor de brânzeturi este rodul perfecționării și coordonării activității microorganismelor selecționate, utilizate sub formă de culturi starter, capabile să acționeze în cooperare cu microorganismele indigene, mult mai adaptate la condițiile tehnologice.

Grupul microorganismelor implicate în biotehnologia brânzeturilor este divers, dar cu roi bine definit în diferite etape ale procesului tehnologic. Activitatea metabolică cumulată a microorganismelor din culturile starter și microbiota indigenă a substratului se coordonează pentru următoarele două scopuri principale.

Procesarea materiei prime și maturarea produsului finit.

Exclusiv pentru maturare.

în timp ce bacteriile tactica sunt singurele microorganisme implicate atât în procesarea laptelui cât și în etapa de maturare, grupul celor cu rol exclusiv în maturarea brânzeturilor este mai numeros și include bacterii, mucegaiuri și drojdii (tabelul 5.1). Deși unii autori consideră doar bacteriile lactice “bacterii starter, pentru rolul lor de a iniția procesele biotehnologice, in prezent, noțiunea de culturi starter s-a extins pentru toate culturile selecționate, adăugate exogen în diferite etape ale procesului tehnologic. Aceste culturi sunt cunoscute sub denumirea de culturi starter complementare (secundare) și au rol definirea caracteristicilor senzoriale, sau pentru a îmbunătăți stabilitatea microbiologică, prin potențialul lor de a produce compuși cu efect antimicrobian față de microorganismele din microbiota nespecifică (de contaminare).

în microbiota brânzeturilor se întâlnesc și numeroase microorganisme non-starter. Acestea alcătuiesc microbiota specifică a brânzeturilor, care colonizează coagulul ca urmare a supraviețuirii tratamentului de pasteurizare sau prin contaminări post- pasteurizare. Din această categorie fac parte unele bacterii iactice (NSLAB, din limba engleză: non-starter lactic acid bacteria, Lactobacillus casei subsp. casei, pseudoplantarum sau rhamnosus, L. brevis, Pediococcus pentosaceus), bacterii non-lactice, non-starter (Micrococcus sp., Enterococcus sp.) mucegaiuri (Geotrichum candidum), și drojdii (Kluyveromyces marxianus var. lactis, Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii) (Farkye, 1999).

De cele mai multe ori stabilirea componenței culturii starter se realizează pe considerente care au în vedere atât particularitățile specifice produsului finit, cât și preferințele consumatorilor. în tabelul 5.2 se prezintă culturile starter și combinația recomandată pentru utilizare în biotehnologia principalelor tipuri de brânzeturi.

Activitatea cumulată a acestor microorganisme este crucială atât pentru conducerea procesului biotehnologic cât și pentru imprimarea caracteristicilor calitative ale produsului finit și se concretizează în:

– Bioconversia tactozei în acid lactic, cu efecte benefice asupra scurtării perioadei de formare a coagulului, a separării zerului și implicit asupra randamentului de producție. în cazul în care proprietățile acidifiante ale culturii starter sunt necorespunzătoare produsul finit se caracterizează printr-un conținut ridicat de umiditate.

Tabelul 5.1. Grupe de microorganisme cu implicații In biotehnologia brânzeturilor (Wigley, 1999).

[NUME_REDACTAT]

Microorganisme cu rol în procesarea materiei prime și maturare

♦ Bacterii – culturi starter comerciale, Fermentarea lactozel cu producere de acid

naturale (artizanale), sau secundare lactic; Formarea compușilor de aroma; Rol

– Bacterii lactice bioconservant; [NUME_REDACTAT] cu rol exclusiv în maturare

[NUME_REDACTAT] ireudenreichii subsp. shermanii

Brevibacterium linens

Enterococcus faecalis

Enterococcus faecium

Mucegaiuri

Pénicillium roqueforti

. . – Penicilium camemberti (album)

Pénicillium candidum

Geotrichum candidum

[NUME_REDACTAT] utilis Kluyveromyces lactis

Debaryomyces hansenii

Saccharomyces cerevisiae

Torulopsis spp.

Rhodosporidium infirmominatium

Formarea alveolelor (ochiurilor) caracteristice in coagul; Formarea precursorilor de aromă și a unor compuși cu acțiune antimicrobiană; [NUME_REDACTAT] proteolitică și lipolitică cu rol în definirea caracteristicilor specifice de aromă și gust; Crește la suprafață cu efect antifunglc și pigmentare caracteristică.

Activitate proteolitică; [NUME_REDACTAT] proteolitică și lipolitică concretizate în creșterea valorii nutritive, formarea precursorilor de aromă; Dezvoltare caracteristică la

suprafață sau în pasta brânzeturilor

Neutralizarea și îmbunătățirea calității

coagulului; Formarea precursorilor de aromă; Stimularea activității bacteriilor Brevibacterium linens; Inhibarea creșterii bacteriilor contaminante; Formare de mucilagiu la

suprafață

– Activitate lipolitică și proteolitică cu implicații în maturarea brânzeturilor. în această etapă, lipidele din lapte sunt transformate în cetoacizi, cetone, esteri, unii compuși având un rol major în imprimarea aromei și gustului specific tipului de brânză. Proteoliză conduce la formarea de peptone, peptide și aminoacizi cu efecte benefice asupra stimulării activității culturilor starter active ia maturare și creșterii valorii nutritive a produsului finit;

Tabelul 5.2. Cultuii starter și microorganisme asociate utilizate pentru fabricarea principalelor tipuri de brânzeturi (Tamine, 1999)

* Formarea compușilor de aromă;b Brânzeturi tip Cheddar;c Utilizare opțională

– Formare de gaze, în special C02, cu rol în inducerea în masa coagulului a alveolelor caracteristice;

Conturarea caracteristicilor de suprafață sau pasta brânzeturilor maturate prin formarea unui fetru caracteristic, colorat diferențiat în funcție de cultura starter și tipul de brânză (de exemplu, suprafață de culoare albă sau pastă cu nervuri de culoare verde-albastru, la brânzeturile cu mucegai, mucilagiu cu nuanțe de orange-roșu, la suprafața brânzei Limburger etc.).

Efect bioconservant prin inhibarea creșterii microorganismelor contaminante ca urmare a producerii unor compuși cu efect microbiostatic, din categoria cărora fac parte: acizii organici (lactic, acetic, propionic), bacteriocinele, apa oxigenată, compușii de aromă, precum și unii compuși cu masă moleculară redusă recent identificați (de exemplu, reuterina produsă de Lactobacillus reuteril).

Pe parcursul procesului biotehnologic, activitatea culturilor starter va depinde în primul rând de calitatea și cantitatea inoculului, de asigurarea condițiilor fizico- chimice optime pentru o activitatea fiziologică maximă, dar și de acțiunea unor factori inhibitori, care poate conduce la reducerea sau stagnarea activității microorganismelor starter (tabelul 5,3).

Tabelul 5.3. Factori inhibitori ai culturilor starter (Dass, 1999)

Bacterii iactice starter

[NUME_REDACTAT] alcătuiesc grupul cel mai numeros de microorganisme cu implicații în biotehnologia brânzeturilor, cu rol în procesarea materiei prime și maturareacoaguiului și efecte benefice asupra calității și conservabilității produsului finit. în general, aceste procese beneficiază de activitatea cumulată a bacteriilor lactice, care pot aparține următoarelor tipuri de culturi starter: comerciale, naturale (artizanale), secundare.

Culturi starter comerciale

în funcție de proprietățile biotehnologice și, în special, în funcție de temperatura optimă de activitate, culturile starter comerciale de bacterii lactice se clasifică în două categorii (tabelul 5.4):

culturi starter mezofile, care cresc și acționează optim în domeniul de temperaturi 20…40°C;

culturi starter termofile, care cresc și acționează optim în domeniul de temperaturi 30…55°C.

Tabelul 5.4. Clasificarea culturilor starter de bacterii lactice utilizate la fabricarea brânzeturilor {Farkye, 1999)

Bacterii lactice starter

Utilizări practice în biotehnologia brânzeturilor

Culturi starter mezofile

• Bacterii lactice homofermentative Lactococcus lactis subsp.cremoris Lactococcus lactis subsp. lactis

Bacterii lactice heterofermentative Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis

Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris

Culturi starter termofile

Bacterii lactice homofermentative Streptococcus salivarius subsp. thermophilus Lactobacillus helveticus Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

Cheddar, Gouda, Limburger, Brie, Camembert, cottage, cream

Gouda, tip Olanda, brânzeturi cu mucegai în pastă, cottage, cream

Emmenial, Mozzarella, Romano, Parmezan, Provolone, alte tipuri de brânzeturi italiene

Fiecare categorie poate să includă culturi starter definite, sau nedefinite, care sunt utilizate sub formă de monoculturi, culturi starter multiple, sau culturi starter mixte.

[NUME_REDACTAT] 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 iactic;

toleranță la sare;

rezistență la acțiunea lizogenă a bacteriofagilor;

potențial de a dezvolta inter-relații benefice (de tip pozitiv) cu alte microorganisme starter, sau cu cele din microbiota indigenă a substratului;

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 (Thunell și Sano'ine, 1984).

Culturile starter definite sunt utilizate sub formă de morioculturi sau culturi multiple. Utilizarea tulpinilor selecționate în monocultura oferă garanția unor procese reproductible și unei calități constante a produsului finit, dar, în general, este limitată de riscul pierderii culturii prin atacu! bacteriofagilor. Pentru eliminarea acestui inconvenient, strategiile de obținerea a culturilor starter performante prevăd selecția de tulpini mutante stabile, fago-rezistenle, capabile să acționeze în condiții naturale în concurență cu microbiota specifică și nespecifică (Cogan, 1990).

Culturile starter multiple sunt alcătuite din trei sau mai multe tulpini selecționate, ce aparțin unor specii diferite și sunt caracterizate prin stabilitate metabolică și compatibilitate de acțiune eficientă în aceiași habitat. Fiecare tulpină din cultura multiplă are rol bine definit în procesul biotehnologic. Pentru a evita degenerarea și a spori rezistența culturilor starter față de atacul bacteriofagilor, în practică se aplică scheme de alternanță a bacteriilor din culturile multiple prin rotația tulpinilor cu proprietăți biochimice similare.

Culturile starter nedefinite sunt formate din tulpini de bacterii Iactice necaracterizate, ce pot să aparțină unei singure specii, sau unor specii diferite, cu proprietăți biotehnologice utile, a căror utilizare s-a perpetuat în timp pe măsura extinderii aplicării culturilor starter. în general, culturile starter nedefinite conțin tulpini adaptate, cu proprietăți biochimice care imprimă caracteristici senzoriale specifice diferitelor tipuri de brânzeturi.

Având în vedere rolul primordial al bacteriilor lactice în biotehnologia brânzeturilor, culturile starter comerciale sunt concepute încât să poată fi îndeplinite toate obiectivele ce vizează procesarea materiei prime și calitatea produsului finit (tabelul 5.5).

Tabelul 5.5. Culturi starter comerciale de bacterii lactice (Wigley, 1999).

Tulpini de bacterii lactice Componența culturii Aplicații

starter

Culturi starter naturale

Sunt culturi artizanale ce conțin bacterii lactice, cu proprietăți similare celor din culturile starter comerciale, specifice pentru obținerea unor brânzeturi tradiționale, precum și unii iactobacili nespecifici, sau specii ale genului Enterococcus.

Aceste tipuri de culturi starter sunt frecvent utilizate pentru obținerea unor sortimente speciale de brânzeturi fabricate în Franța, Italia, Spania. Ele se obțin relativ simplu prin termostatarea în condiții controlate, timp de 24 ore, a laptelui sau a zerului, care apoi se utilizează în calitate de cultură starter pentru producția din următoarea zi.

Culturi starter secundare

Cuprind noi culturi de bacterii lactice ce au început să fie aplicate în biotehnologia brânzeturilor tip Cheddar, care tradițional utilizează numai culturi lactice mezofile. Tendințele actuale prevăd extinderea utilizării speciilor mezofile, heterofermentative, aparținând genului Lactobacillus: Lactobacillus casei,

Lactobacillus paracasei, Lactobacillus plantarum, precum și a culturilor starter multiple mezofile și termofile, cu rol în îmbunătățirea aromei și a proprietăților gustative. în pius, bacteriile lactice termofile au implicații pozitive în formarea unor cantități apreciabile de acid lactic, în condițiile tehnologice specifice de obținere a brânzei Cheddar (~ 38°C).

Particularități biotehnologice ale bacteriilor lactice starter

Cunoașterea particularităților morfologice, fiziologice și biochimice ale culturilor starter prezintă importanță deosebită pentru identificarea, controlul și reglarea activității lor metabolice pe tot parcursul procesului biotehnologic.

în cele ce urmează, se prezintă succint caracterele principalelor culturi starter comerciale, în acord cu Bulletin ofthe [NUME_REDACTAT] Federation nr. 277/1992.

Lactococcus lactis subsp. lactis sinonim: Streptococcus lactis subsp. lactis

Lactococcus lactis subsp. cremoris sinonim: Streptococcus lactis subsp. cremoris

Leuconostoc iactis

Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis sinonim: Lactobacillus lactis

Lactobacillus helveticus

Lactobacillus paracasei subsp. casei

[NUME_REDACTAT] morfo-fiziologice

aspect microscopic

reacție catalazică

domeniul de temperaturi pentru creștere și activitate

tip de izomer ai acidului lactic produs

Caracteristici tehnologice

metabolismul glucidelor

metabolismul cifratului

activitate proteolitică

activitate lipolitică

formare compuși de aromă

formare de gaz

producere de poliglucide

formare de alcool

producere de apă oxigenată

producere de vitamine

lapte, brânză, aluaturi acide, nutrețuri, microbiota intestinală etc

bastonașe cu capete drepte, care formează lanțuri

+ (159C), – (45SC)

L(+)

tip facultativ heterofermentativ, produce 1,2-1,5 % acid lactic și cantități mici de acid acetic

±

slabă

+

slab

± (etanol, urme)

în tabelul 5.6 se prezintă proprietățile biotehnologice ale unor culturi de bacterii lactice din componența culturilor starter artizanale și secundare cu implicații în biotehnologia brânzeturilor.

Tabelul 5.6. Culturi starter naturale (artizanale) și secundare (Cogan și Hill, 1993)

1 Tip metabolism glucidic;2 Izomer acid lactic produs;3 Metabolism citrat;2 Formare NH3 din arginină

Bacterii starter cu rol în maturarea brânzeturilor

Această categorie de bacterii starter include specii aparținând genurilor Propionibacterium, Brevibacterium și Enterococcus, considerate de unii autori culturi starter secundare (Farkye, 1999).

Bacterii propionice

Bacteriile propionice au fost descoperite în 1906 de Freudenreich și Jensen ca microorganisme capabile să fermenteze lactatul (acidul lactic) cu formare a acid propionic, acid acetic și C02.

Fermentația propioriică dirijată este folosită în industria brânzeturilor pentru formarea aspectului specific al pastei (formarea ochiurilor/alveolelor caracteristice, rezultate prin difuzia lentă a C02 în pasta brânzeturilor), precum și pentru creșterea valorii alimentare, îmbunătățirea caracteristicilor senzoriale și a stabilității microbiologice a produsului finit (Dan, 2001). —

Numele de Propionibacteriun a fost sugerat de de Oria – Jensen în 1909 datorită proprietății bacteriilor de a produce acid propionic prin fermentație propionică. în clasificări anterioare bacteriile propionice, agenții tipici ai fermentației propionice, erau incluse în genul Propionibacterium, familia Lactobacteriaceae. Recent, după ce au fost descoperite și bacterii propionice responsabile de producerea unor afecțiuni cutanate (P. acnes, P. granuiosum, P. avidum, P. lymphophilum, P. propionicum), speciile genului au fost clasificate în subdiviziunea Actinomycetes și împărțite în două grupuri mari ce includ bacteriile propionice clasice și bacterii propionice cu implicații medicale. Conform acestei clasificări, speciile clasice sunt reunite în patru grupuri distincte pe baza omologiei bazelor azotate și compoziția pereților celulari (tabelul 5.7).

Specia P. cyclohexanicum, recent identificată în microbiota nespecifică a sucurilor cin citrice, este clasificată separat, deoarece nu are incidență in industria lapteiui

Bacteriile propionice sunt în mod tradițional Izolate din lapte crud și brânzeturi, dar pot fi întâlnite și în alte habitaturi: în sol (P. peterssonii, P. pentosaceum), nutrețuri (P. zeae), măsline fermentate (Balows et al, 1992).

în iaptele proaspăt muls, bacteriile propionice pot fi întâlnite în concentrații ce variază, între 2,5 IO2 ufc ml'1 (Italia, Suedia) și 1,3 102 ufc mi'1 (Franța), în funcție de zonă și condițiile de mulgere. în brânzeturi, concentrația lor poate să atingă

valori de 109 ufc g'1, în condițiile în care procesul tehnologic favorizează multiplicarea acestora în coagul.

Tabelul 5.7. Clasificarea bacteriilor propiomce (Balows et al.. 1992)

Din punct de vedere morfologic, bacteriile propiomce se prezintă sub formă de bastonașe subțiri și scurte, cu capetele rotunjite și dimensiuni (2…4)*0,5 pm in condiții nefavorabile se constată o aplatizare a terminațiilor celulelor, acestea căpătând forme simiiare cu cele ale corinebacteriilor.

Sunt bacterii imobile, Gram pozitive, anaerobe. în aerobioză cresc greu și prezintă forme alungite, ramificate în V și Y, sau au aspectul unor litere chinezești. Pe bulion carne cu agar formează colonii lenticulare, de culoare alb, crem, galben sau roșu. își obțin energia necesară proceselor vitale pe cale fermentativă, (anaerobioză), dar pot fi și microaerotolerante, deoarece au în catena respiratorie catalază și citocromi. în calitate de surse de carbon și energie bacteriile propiomce preferă lactații (acid lactic L+), cifrații, maiatul, glicerolul, glucide (lactoză, maltozâ, gluccză, galactoză). Ca surse de azot pot folosi: peptone, peptide, aminoacizi esențiali pentru creștere.

Pentru caracterizarea și identificare speciilor importante, taxonomiștii au propus evaluarea unui set simplu de proprietăți fiziologice (tabelul 5.8) (Balows et al.. 1992).

Extractul de drojdie, hidrolizatul de cazeină (Difco) și unii factori de creștere necunoscuți din cartof stimulează creșterea tuturor tulpinilor. S-a demonstrat că multe tulpini de bacterii propionice pot să crească și pe medii simple, fără aminoacizi. Totuși, având în vederea activitatea lor proteolitică redusă, creșterea este mult îmbunătățită când în mediul de cultură sunt prezenți aminoacizi esențiali. Bi’otina și acidul pantotenic sunt indispensabili pentru biosinteza vitaminei B12.

Tabelul 5.8. Teste fiziologice recomandate pentru caracterizarea și identificarea bacteniior propionice

Din punct de vedere al nutriției minerale necesită în primul rând magneziu, dar și alte elemente minore: A/a, P, K, Mn, CI, Ca, S , Fe. Prezența clorurii de sodiu în concentrații mai mari de 3% încetinește viteza de creștere a bacteriilor propionice, creșterea fiind totuși posibilă până la valori de 6-7% NaCI, în medii cu pH = 7,0.

Sunt bacterii mezofile ce se dezvoltă optim în domeniul de temperaturi 25…32°C. Ca urmare a compoziției diferite a aciziter grași din structura membranei citoplasmatice, unele specii sau tulpini din grupul P.. treudenreichii pot să acționeze și la temperatura de 7°C, proprietate ce induce transformări nedorite la păstrarea brânzeturilor după maturare. Se dezvoltă optim în medii cu pH = 6,5-7,0, creșterea fiind oprită la pH = 5,0.

Prin pasteurizarea laptelui, bacteriile propionice prezente în mod natural în lapte sunt inactivate. în plus, numărul lor se reduce considerabil prin tratamentele de bactofugare și microfiltrare. Din aceste considerente, tehnologiile moderne prevăd utilizarea culturilor starter de bacterii propionice, care se adaugă simultan cu enzimele de coagulare, în concentrații de 105 ufc- ml'1.

în coagul, bacteriile propionice încep să acționeze după dezvoltarea bacteriilor lactice termofile, când sunt create condiții optime pentru o activitate biochimică eficientă, concretizată în multiplicare și declanșarea fermentației propionice.

în prezent, doar tulpini de Propionibacterium treudenreichii subsp. shermanii sunt utilizate în calitate de culturi starter comerciale, datorită proprietăților lor biotehnologice în acord cu condițiile tehnologice specifice, impuse pentru procesarea materiei prime.

Activitatea bacteriilor propionice starter este completată în timpul maturării de cea a bacteriilor indigene care, deși sunt prezente în număr redus, au un rol esențial pentru definirea caracteristicilor senzoriale specifice tipului de brânză.

Utilizarea culturilor starter de bacterii propionice constituie o practică curentă în SUA și Finlanda și este mai rar aplicată în Suedia și în Franța (tabelul 5.9) (Soda, 1999).

Tabelul 5.9. Tipuri de brânzeturi maturate, cu culturi starter de bacterii propionice.

Principalele proprietăți biotehnologice ale speciei Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, în acord cu Bulletin of the [NUME_REDACTAT] Federation nr. 277/1992, sunt:

lapte crud, brânzeturi, produse lactate

bastonașe scurte, adesea cu formă aproape

sferică

+

30…37eC

+ [ glucoză (-); lactoză (+)]

DL

produce acid propionic și acid acetic din lactat: produce mici cantități de acid formic și acid succinic +

±

+

+ (C02din lactat)

Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii sinonim: Propionibacterium shermanii [NUME_REDACTAT] morfo-fiziologice

aspect microscopic

reacție catalazică

temperaturi optime pentru activitate

fermentare glucide

tip de acid lactic produs

Proprietăți biotehnologice

activitate fermentativa

activitate proteolitică

activitate lipolitică

formare compuși de aromă

formare de gaz

producere de poligluclde

formare de alcool

producere de apă oxigenată

producere de vitamine + (b12)

alte caractere anaerob-aerotolelant

Deși aplicarea culturilor starter de bacterii propionice se realizează la o scară mult mai redusă, comparativ cu bacteriile lactice, numeroase studii vizează identificarea de noi tulpini performante (Bugeois și Lampert, 1989), Criteriile de selecție urmăresc atât îmbunătățirea proprietăților biotehnologice utile, precum și aspecte privind:

incapacitatea bacteriilor de a acționa la temperaturi scăzute, pentru evita fermentația secundară în timpul conservării brânzeturilor;

controlul și dirijarea activității proteolitice și de formare a substanțelor de aromă; stimularea potențialului de biosinteză a vitaminei B12.

Bre vibacterium linens

Numeroase tipuri de brânzeturi maturate, din categoria brânzeturilor cu mucilagiu la suprafață, implică activitatea bacteriilor Brevibacterium linens, cu rol în conturarea caracteristicilor senzoriale și formarea aromei tipice prin maturare (tabelul 5.10) (Soda, 1999).

Tabelul 5.10. Tipuri de brânzeturi maturate, cu mucilagiu la suprafață

Specie tipică a genului Brevibacterium, Brevibacterium linens este o bacterie G(+) cu celule polimorfe, de formă cilindrică sau sferică. De obicei, în culturi aflate în faza exponențială creștere pot fi identificate celule cu formă cilindrică, neregulată, iar în culturile vechi (3-7 zile) celulele au formă sferică.

Din punct de vedere fiziologic, este o bacterie strict aerobă, care nu posedă potențial fermentativ, se dezvoltă bine în domeniul de pH = 6,5-8,5 și în medii cu concentrații de NaCI mai mari de 15%.

Diferitele tulpini de Brevibacterium linens se caracterizează prin potențialul lor de a produce pigmenți, în culori ce variază de la galben la oranj-roșu, pigmentogeneza fiind condiționată de prezența luminii, a oxigenului, vârsta culturii și compoziția substratului.

La fabricarea brânzeturilor cu mucilagiu la suprafață, cultura starter de Brevibacterium linens se inoculează, prin pulverizare sau imersie, pe suprafața bucăților de brânză, imediat după scoaterea lor din saramură (Costin, 2002). Inoculul poate fi reprezentat fie de o cultură activă obținută prin cultivare pe zer sau un alt mediu de cultură specific, fie de biomasă (mucilagiu) recoltată de la suprafața unei bucăți de brânză bine maturată (Farye, 2000).

Enterococcus spp.

în mod natural, bacteriile din grupul enterococilor fac parte din microbiota specifică a brânzeturilor fabricate din lapte crud sau pasteurizat, cu implicații în maturare, îmbunătățirea aromei și gustului, sau în calitate de probiotice.

Studii efectuate în SUA, în perioada 1960-1970, au demonstrat eficiența utilizării tulpiniior selecționate de Enterococcus faecatis și Enterococcus faecium, în culturi starter multiple cu bacterii Iactice, în special pentru fabricarea brânzei Cheddar și a unor brânzeturi cu pastă tare. în prezent, utilizarea enterococilor ca bacterii starter este adesea semnalată la fabricarea brânzeturilor moi (Italia), a brânzeturilor Feta și telemea (Grecia, România), a brânzeturilor maturate în saramură (Turcia, Bulgaria), a brânzei Domiati (Egipt), precum și a numeroase brânzeturi tradiționale obținute în Argentina.

Practica a dovedit importanța deosebită a activității enterococilor pentru maturarea brânzeturilor, ca urmare a proprietăților ior fiziologice și, anume: larga adaptabilitate la condițiile impuse de mediu, toleranță la pH acid și NaCI, termorezistență (Mendosa et al., 1992).

Primele culturi starter de Enterococcus spp. 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.

Culturi starter fungice

Este bine cunoscut rolui esențial al culturilor starter de mucegai în procesele de maturare a brânzeturilor și pentru definirea caracteristicilor senzoriale specifice unor tipuri de brânzeturi tradiționale.

Tulpini selecționate de Pénicillium camemberti și Pénicillium roqueforti și Geotrichum candidum sunt adesea utiiizate în monocultură sau sub formă de culturi starter multiple. Astfel, Pénicillium camemberti se utilizează pentru obținerea brânzeturilor din lapte de vacă, precum Camembert, Brie, Carré de Est, Neufchâtel și a altor sortimente din lapte de capră. Pénicillium roqueforti conferă caracteristicile brânzeturilor din lapte de vacă, precum Bleu d'Auvergne, Blue de Bresse, Gorgonzola, [NUME_REDACTAT], Stilton și a unor sortimente din lapte de oaie (Roquefort) sau capră. Tulpini selecționate de Geotrichum candidum sunt rareori utilizate pentru obținerea brânzeturilor cu pastă moale sau a sortimentelor: Camembert, Pont l'Evêque și Saint-Nectaire.

în funcție de particularitățile procesului tehnologimși tipul de brânză, inocularea culturilor starter de mucegai se realizează în diferite etape și anume:

concomitent cu adaosul enzimei de coagulare;

inocularea suspensie de spori în saramură (P. camemberti)-,

^pulverizarea suspensiei de spori pe suprafața brânzeturilor menținute în camere

reci (P. camemberti, G. candidum);

inoculare direct în pastă, înainte de presare (Pénicillium roqueforti)

Pénicillium camemberti (cu denumirile sinonime: P. candidum, P. caseicolum, P. caseicola, P. album, considerate în prezent specii mutante derivate din P. camemberti) este un mucegai alb, caracterizat prin acidotoleranță și toleranță moderată la NaCI (20% NaCI reprezintă concentrația critică la care este inhibată creșterea mucegaiului). Prezintă o viteză de dezvoltare colonială comparabilă cu a altor specii ale genului. Pe medii cu extract de malț, prin termostatare timp de două săptămâni, la temperatura de 25°C, formează colonii cu diametru de 25-35 mm. Se dezvoltă optim în domeniul de temperaturi 20…25°C și pH = 3,5-6,5. Are capacitate de a se dezvolta la temperatura de 5°C, în schimb creșterea este inhibată la temperatura de 37°C. Are activitate proteolitică și se dezvoltă, formând un fetru alb, caracteristic, la suprafața brânzeturilor cu pastă moale, folosind acidul lactic în calitate de sursă de carbon.

Pénicillium roqueforti, folosit la fabricarea brânzeturilor cu mucegai în pastă (cu pastă albastră), denumite astfel prin dezvoltarea internă a miceliului pigmentat în nuanțe de albastru-verzui.

Prezintă viteză de creștere superioară, comparativ cu P. camemberti. Pe medii cu extract de maiț formează colonii cu diametre de 40-70 mm, după 7 zile de termostatare la 25°C. Se dezvoltă optim în domeniul de temperaturi 35…40°C și în medii cu pH acid (pH = 4,0). Comparativ cu P. camemberti, -poate să acționeze însă într-un domeniu mai larg de pH, cu limite de variații între pH = 3,0 și pH = 5,0.

Este acidotolerant putându-se dezvolta în medii cu 5% acid lactic, 0,5% acid acetic. Fiind mucegai microaerofil, poate să crească în prezență de 20-40% C02. Dezvoltarea sa este stimulată de NaCI, însă creșterea se reduce considerabil la concentrații de 6-8% sare și este stopată la valori de 20% NaCI în mediu. Brânzeturile maturate cu P. roqueforti se caracterizează printr-un grad avansat de maturare și o aromă specifică, ca urmare a produșilor rezultați prin activitatea enzimatică (proteolitică și lipolitică) a culturii.

Alteori, culturile starter de mucegai utilizate pentru obținerea brânzeturilor cu mucegai în pastă sunt P. gorgonzola (miceliu de culoare verde-albăstrui) sau P. glaucum (tulpini fără potențial toxicogen, miceliu de culoare verde).

Deși nu are o utilizare atât de extinsă precum P. camemberti și P, roqueforti, Geoțrichum candidum este adesea utilizat la fabricarea unor sortimente, de brânzeturi. încadrat în categoria fungilor imperfecți, mucegaiul este capabil să crească în domeniul de temperaturi 5…38°C, cu dezvoltare optimă la 25°C, și pH = 5,0-5,5. Este sensibil la salinitate, creșterea fiind încetinită la concentrații de 1% NaCI șl oprită la valori de 5-6% NaCI.

în general, strategiile de selecție a culturilor starter de mucegai pentru brânzeturi vizează următoarelor proprietăți (Bourgeois și Lampert, 1989):

aspectul morfologic, cu referire la conturarea fetrului caracteristic și capacitatea de extindere a miceliului;

– viteza de germinare a sporilor și cea de extindere a hifelor;

culoarea miceliului și stabilitatea morfologică în culturile vechi;

rezistența hifelor la tratamentele mecanice ce intervin în timpul procesării;

activitatea proteolitică și lipolitică în acord cu cerințele de calitate impuse produsului finit;

potențialul aromatizant;

metabolism controlabil, lipsit de potențial toxicogen sau capacitate de biosinteza a unor metaboliți nedoriți, care pot influența negativ aroma și gustul produsului finit;

capacitatea de a acționa în condiții naturale, sub efectul factorilor de mediu variabili (compoziție mediu cultură, pH, aw, concentrație NaCI, temperatură), prin evoluția proceselor biochimice în concurență cu microbiota nespecifică.

Deși drojdiile ajung pe suprafața brânzeturilor prin contaminare accidentală, atingând în câteva zile concentrații de 105—106 ufc- cm'2, literatura de specialitate descrie posibilitatea utilizării culturilor starter selecționate (de exemplu Candida utilis), prin inocularea celulelor pe suprafața calupurilor de brânză, după scoaterea acestora din saramură și zvântare. Tulpinile de drojdii cu importanță pentru producerea brânzeturilor, care pot constitui culturi starter performante sunt: Kluyveromyces marxianus var. lactis, Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii, Torulopsis sphaqrica, etc.

Procese metabolice aie culturilor starter cu implicații practice

Metabolismul glucidelor

Bioconversia lactozei în acid lactic, prin activitatea culturilor starter de bacterii Iactice, reprezintă procesul metabolic care inițiază șirul de transformări biochimice ce concură la realizarea brânzeturilor. Calea metabolică parcursă pentru producerea de acid lactic și tipul de izomer format vor depinde de echipamentul enzimatic al bacteriilor Iactice și de sursele de carbon fermentescibile prezente în mediu (fig. 5.1).

Pentru a fi fermentată, iactoza este transportată ca atare în celuleie bacteriilor Iactice prin două modalități:

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

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

Lactococcii (Lactooccus lactis subsp. lactis, cremoris și /aci/s biovar diacetylactis) utilizează transportul activ pentru asimilarea lactozei din lapte și zer, care ajunge în celule sub formă de lactozo-P, din care prin hidroliză rezultă glucoză și galactozo-6P. Glucoza este direct convertită în acid lactic pe calea Ernbden- Meyerhof-Parnas (EMP, calea gilcolitică), iar galactozo-6P urmează parțial caiea tagatozei.

[NUME_REDACTAT] îermofile, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Lactobacillus delbruecldi subsp. bulgarlcus, Lactobaciilus helveticus, utilizează sisteme permeazice specializate pentru asimilarea lactozei, care intraceiular este hidrolizată la glucoză și galactoză, prin activitatea enzimei P-galactozidază. Glucoza este metabollzată pe calea EMP, iar gaiacfoza, fie este metabollzată parțial pe calea Leloir, fie difuzează reversibil în mediul extracelular.

fosfo-

guluclozidctzâ

bota-galactozidazâ

hexoklnaza

Ga!actozo-6-P

" Glucozo-1-P

Glucozo-6-P

I

Ss

l galactozo-6-P i ¿zomerazá

I

Tagatozo-6-P

ATp

j tagatozo-G-P A kinază ADP-ir—^j

Tagatozo-1,6-DiP I CALEA TAGATOZEII

Galactozo-1 -P

^^-UDP-glucoză

Gal-1-P uridit transfer;

Fosfoenolpiruvat adp —- '

piruvat kinază

Acid plruvic

lactat

dchidrogenază

CALEA EMBDEN-MEYERHOF-PARNAS

Fig.5.1. Căi de transport și metabolizare a glucidelor de către bacteriile lactice homotermentative

Speciile genului Leuconostoc utilizează, de asemenea, sisteme permeazice pentru asimilarea iactozei, dar produșii de hidroliză urmează căi diferite de bioconversie.

Glucoza este metabolizată heterolactic cu formare de acid lactic, etanol și COs, în timp ce galactoza urmează calea Leioir până ia compusul intermediar glucozo-6-P, care este apoi convertit în acid lactic pe calea EMP.

Bacteriile lactice mezofile strict heterofermentative (Lactobacillus brevis) fermentează hexozele la acid lactic, acid acetic și C02(în proporție de 1:1:1), pe calea pentozo-fosfatului (6-P-g!uconat) (fig.5.2) (Schlegel, 1985).

Potențialul bacteriilor de a produce fermentarea anaerobă a iactozei este dependent de activitatea a două lactatdehidrogenaze: L-lactatdehidrogenaza și D-lactat dehidrogenaza, enzime care necesită NAD7NADP* în calitate de coenzime. Tipul de izomer al acidului iactic produs este dependent de stereospecificitatea lactatdehidrogenazelor și de prezența enzimei lactat-racemaza (tabelul 5.11).

Tabelul 5.11. Potențialul culturilor starter de bacterii lactice de a fermenta lactoza (Farkye,1999)

Acumularea acidului lactic induce consecințe tehnologice deosebite, atât pentru

procesarea materiei prime și maturarea coagulului, cât și pentru stabilitatea

microbiologică a produsului finit, care se concretizează în:

stimularea activității enzimelor de coagulare și a altor enzime cu implicații în maturare;

stimularea activității metabolice a microorganismelor utile;

favorizarea sinerezei coagulului și accelerarea eliminării zerului din caș, cu efecte benefice calității coagulului (reducerea umidității) și a productivității;

solubilizarea fosfatului de calciu coloidal cu îmbunătățirea texturii coagulului și a altor caracteristici;

efect bioconservant.

(jVT?) (^aÖT)

CH I COOH

Lactobacillus brevis

Leuconostoc mesenteroidcs

Fig.5.2. Biochimismul fermentației heterolactice la Lactobacillus brevis și Leuconostoc mesenteroides Enzime: 1) glucozo-6-P dehidrogenază; 2) fosfogluconat dehidrogenază; 3) epimerază;

4) fosfocetolază

— HC-OH

CHj-O-® A'.dehlda gllcerică-3-P

Randamentul de 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.

Prin fermentația glucidelor pot rezulta șl cantități reduse de aldehidă acetică, și diacetil. Astfel, lactococcil aromatizanți (Lactooccus lactis subsp. cremoris, L. lactis biovar. diacetylactis) produc în lapte cantități de 0,1-1,3 rng% diacetil, care pot fi mărite prin adaos de citrat, controlul acidității șl al gradului de aerare.

în general, bacteriile Iactice starter mezofile șl termofile produc prin fermentație lactlcă și cantități reduse de aldehidă acetică. în cazul tulpinilor de Lactococcus lactis producerea acesteia a fost semnalată prin bioconversia aminoaciduluitreonină, în prezența enzimei treonin aldolază (treonină -*aldehidă acetică + glicină).

Metabolismul acizilor organici

La maturare, concentrația de acid lactic în coagul este variabilă în funcție de tipul brânzeturilor (1,0% – Camembert; 1,4% – Emmental, Gruyère; 1,5% – Cheddar, 1,7% – Romano) și activitatea microorganismelor ce acționează în această etapă. Ca rezultat al formării la maturare a lactatului de calciu se reduce aciditatea în pastă, stimulând astfel activitatea bacteriilor care necesită pentru dezvoltare valori neutre de pH.

Bacteriile propionice metabolizează lactatul (acidul lactic) prin fermentație propionică, ce se desfășoară optim la temperaturi de 18…25°C și pH = 5,0-5,3, cu formare de acid propionic, acid acetic și C02, conform ecuației generale:

3 CHg-CHOH-COOH ^ 2 CH^CH^COOH + CH3-COOH + C02 +H20 + 3 ATP (Ec. 5.1)

în funcție de specie și condițiile de mediu, raportul acid propionic/acid acetic are valori ce se situează în intervalul 0,2-1, iar raportul COflacid acetic se situează în intervalul 0,9-6,1. Fermentația durează 2-3 săptămâni, timp în care dioxidul de carbon se acumulează în pasta brânzeturilor cu formarea ochiurilor (alveolelor) caracteristice, iar acizii propionic și acetic participă ia definirea caracteristicilor senzoriale și, în plus, exercită efect microbiostatic asupra microorganismelor contaminate.

în brânza Cheddar și brânzeturile tip Olanda, izomerul L(+) al acidului lactic este transformat în acid D(-) prin activitatea bacteriilor lactice indigene (pediococi și unii lactobacili), rezultând în brânză un amestec racemic a! ambilor izomeri. Izomerul D(-) poate reacționa cu ionii de calciu, cu formare de sare, insolubilă, care cristalizează generând caracteristici senzoriale nedorite.

Culturile starter fungice (mucegaiurile și drojdiile) asimilează oxidativ acidul lactic, proces ce conduce la neutralizarea acidității și crearea condițiilor optime de acțiune pentru microorganismele și enzimele cu rol în maturare.

Cifratul prezent în lapte, în concentrații extrem de reduse (=10 mmol- I'1), constituie un precursor de aromă. Astfel, el poate fi utilizat de unele bacterii lactice starter, când în mediu există surse de carbon și azot preferate, cu formarea compușilor de aromă: acetat, diacetil, acetoină. O mare parte din cifratul solubil din lapte se regăsește în zer, încât concentrația de citrat în coagul este variabilă în funcție de calitatea materiei prime și modul de procesare (de exemplu, brânza Cheddar conține 0,2-0,5% citrat).

în componența culturilor starter pentru brânzeturi, 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 conține exclusiv bacterii aromatizante ale genului Leuconostoc (L este prima literă a cuvântului Leuconostoc);

tip D, care conține, 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

în timpul procesului de maturare, tulpini Lactococcus lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc spp și unii lactobacili mezofili (Lactobacillus paracasei subsp. casei, Lactobacillus pianîarum) asimilează citratul, care este transportat în celule (prin intermediul unui proces de difuzie facilitată de permeaze pH-dependente) unde este convertit în oxalat și acetat (Bahrim,1994). Prin decarboxilarea oxalatului rezultă piruvat, care în final este oxidat la diacetil și C02. Diacetilul poate fi convertit în acetoină, iar aceasta la rândul ei, în 2,3 butilen glicol (fig. 3.16, Cap. 3) (Leveau și Bouix, 1993).

în timp ce diacetilul și acetatul contribuie la formarea aromei, C02 este responsabil de formarea alveolelor în pasta brânzeturile.

Formarea substanțelor de aromă reprezintă un proces de mare complexitate, care poate fi controlat numai în condițiile în care sunt elucidate mecanismele biochimice ce intervin în metabolizarea substratului. Dirijarea proceselor biochimice care conduc la formarea substanțelor de aromă se poate realiza prin selecția de culturi starter și optimizarea condițiilor de cultivare (temperatură, pH, rtH), iară a acționa asupra compoziției chimice a laptelui. în acest sens, atenția specialiștilor se îndreaptă se obținerea de culturi stater performante cu proprietăți similare tulpinilor izolate din microbiota specifică a produselor fermentate tradiționale.

în paralel cu identificarea unor culturi starter performante cu proprietăți adecvate, în acord cu cerințele de calitate ale produsului finit, superproducerea substanțelor de aromă prezintă interes practic și pentru obținerea concentratelor de aromă ce pot fi utilizate în standardizarea sau diversificarea calității produselor.

[NUME_REDACTAT] de bloconversie a proteinelor în aminoacizi liberi prezintă importanță deosebită atât pentru activitatea culturilor starter, cât și pentru maturarea brânzeturilor.

în brânzeturi se disting trei etape principale care conduc la formarea de aminoacizi liberi:

hidroliza proteinelor laptelui («j și p-cazeina), cu formare de polipeptide, prin activitatea enzimelor laptelui și â enzimelor coagulante reziduale;

hidroliza polipeptidelor la peptide\cu lanțuri scurte prin activitatea proteazelor și peptidazelor microblene;

blotransformarea în aminoacizi a dipeptldelor și tripeptidelor prin activitatea peptidazelor microbiene.

Majoritatea bacteriilor Iactice posedă un ecnipament proteolitic complex alcătuit din proteinaze (proteaze) și peptidaze (tabelul 5:12). Această proprietate este extrem de benefică deoarece bacteriile Iactice prezintă auxotrofie față de principalii aminoacizi necesari dezvoltării lor, iar concentrația redusă de aminoacizilor liberi din lapte este suficientă pentru a susține doar 20% din nivelul de activitate optimă a acestora. Din această cauză, bacteriile Iactice proteazo-negative (Prt-), care nu produc proteaze extracelulare, se dezvoltă foarte puțin în lapte.

în culturile starter multiple se stabilesc relații simbiotice între tulpinile mezofile și cele termofile. în culturile mezofile multe tulpini sunt proteazo-negative, dependente de activitatea tulpinilor proteazo-pozitive pentru a procura aminoacizii necesari dezvoltării și unei activități fiziologice normale. în culturile termofile, tulpinile de Lactobalillus delbrueckii subsp. bulgahcus, mal active, eliberează prin hidroliza cazeinei aminoacizii histidină, glicină, valină și izoleucină, esențiali pentru stimularea creșterii tulpinilor de Streptococcus salivarius subsp. thermophilus. în compensare, acidul formic produs de Streptococcus salivarius subsp. thermophilus prin metabolismul lactozei stimulează creșterea bacteriilor Lactobalillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Cogan, 1997).

Proteazele bacteriilor Iactice sunt enzime extracelulare asociate cu peretele celular. Acestea catalizează hidroliza cazeinei, sau a peptidelor derivate din cazeină, cu formare de peptide cu lanț scurt (Farkye, 1999).

Peptidele cu mai puțin opt radicali de aminoacizi sunt transportate în interiorul celulei, unde prin activitatea peptidazelor intracelulare sunt convertite în aminoacizi cu rol în biosinteza proteinelor.

Deși puțin studiate, se consideră că majoritatea bacteriilor lactice posedă sisteme proteolitice similare. în funcție de preferințele pentru substrat, proteazele extracelulare asociate cu peretele celular sunt clasificate în două grupuri:

proteaze care hidrolizează preferențial (3-cazeina – tipul P,;

proteaze cu specificitate largă, ce hidrolizează atât ascât și P-cazeina – tipul Pm

în general, lactococii produc proteaze de tip Pm, despre care se presupune că sunt responsabile de formarea peptideior amare prin hidroliză cazeinei din brânză.

Peptidazele produse de bacteriile lactice, responsabile de producerea aminoacizilor liberi în brânză, sunt endopeptidaze, aminopeptidaze, dipeptidaze, tripeptidaze și prolin-exopetidaze, cu specificitate diferită pentru legaturile peptidlce (tabelul 5.13).

[NUME_REDACTAT] linens posedă un bogat echipament proteoiitic ce include enzime de bioconversie a proteinelor, peptideior și aminoacizilor (Soda, 1999). în fig. 5.3 se prezintă schematic potențialul culturile starter de Brevibacterium linens de bioconversie a cazeinei în tipul maturării brânzeturilor.

Prin biosinteza de proteinaze extra și intracelulare, bacteriile Brevibacterium linens participă la hidroliză proteinelor din coagul încă din primele zile ale maturării

brânzeturilor. Hidroliza continuă și după autoiiza celulelor prin eliberarea enzimelor intracelulare. Peptidele formate sunt apoi transformate de peptidazele extra- și intracelulare (amlnopeptidaze, dlpeptldaze) cu formare de aminoacizi.

Tabelul 5.13. Tipuri de peptidaze produse de bacteriile Iactice starter

Aite denumiri/ Leqatura peptidică

Enzima .. ..

Abrevieri hidrolizata

După

autoiiza

celulelor

In timpul

dezvoltării

bacteriilor

Fig. 5.3. Activitatea proteolitică a culturilor starter de Brevibacterium linens

[NUME_REDACTAT] linens posedă și capacitatea de decarboxilare a aminoacizilor lizină, leucină, acid glutamic, tirozină și serină, cu formare de amine volatile și non-volatile, de dezaminare a aminoacizilor fenilalanină, triptofan, histidină, serină și glutamina, când rezultă amoniac și de degradare a metioninei prin acțiunea enzimei demetiolază, când rezultă compușii cu sulf. Toți acești compuși au un rol deosebit în imprimarea caracteristicilor senzoriale (aromă, gust, textura etc.) a brânzeturilor maturate cu mucilagiu la suprafață.

Culturile starter fungice participă intens la proteoliză (Lampert și Sanglier, 1992).

Tulpinile de Pénicillium camemberti elaborează două tipuri de proteaze extracelulare: o protează acidă, activă în domeniul de pH de 3,5-5,5 (pH optim= 5,0) și o protează alcalină, o metal enzimă stabilă la valori de pH din domeniul alcalin (pH = 8,5-9,5), care acționează optim la pH = 9,0. Tipul de endoproteinază produs diferă de condițiile de dezvoltare a mucegaiului. Astfel, la pH = 6,5, mucegaiul produce o metalproteinază stabilă în domeniu! de pH = 4,5-8,5, care hidrolizează preferențial fracțiunile de a^-cazeină, la pH0ptim = 5,5-6,0. în medii cu pH = 4,0 produce o protează acidă (aspartat proteinază), stabilă ia pH = 3,5-5,5 și care degradează mai intens fracțiunile as1, dar și ¡3 și K-cazeinele, la pHopt¡m = 5,0.

Sistemul proteolitic al tulpinilor Pénicillium camemberti include de asemenea exo și endopetidaze. Exopeptidazele (o aminopeptidază alcalină activă la pH = 7,5-8,5 și o carboxipeptidază acidă activă la pH = 3,5-5,5) sunt responsabile de eliberarea unor cantități semnificative de aminoacizi (26 000 – 57 000 mg- kg"1, comparativ cu 16 000 în brânza Cheddar). în plus, carboxipeptidaza acidă, de tipul serin carboxipeptidază, participă la bioconversia substanțelor amare rezultate prin activitatea proteolitică a bacteriilor lactice.

Pénicillium roqueforti are un echipament proteolitic aproape similar cu Pénicillium camemberti compus din: o protează acidă (pH0pt¡m = 3,5-4,5), o metal-protează (pHoptim = 5,5-6,0), o carboxipeptidază (pHoplim = 3,5-4,0), o aminopeptidază (PHopt¡m= 7,5—8,0) și alte exoenzime.

Geotrichum candidum participă la proteoiiză prin sistemul de exo și endo peptidaze biosintetizate intra și extracelular: o endopeptidază intracelulară și două endopeptidaze extracelulare, active ia pH = 5,5-6,0, și o exopeptidază (aminopeptidază).

O activitate proteolitică importantă a fost semnalată și la culturile de drojdii. [NUME_REDACTAT] hansenii și Candida sp. produc proteaze extracelulare, active optim la pH = 5,8 și, respectiv, pH,= 6,3 în echipamentul enzimatic al unor tulpini de Kiuyveromyces marxianus var. lactis s-au evidențiat două proteaze alcaline (pHoptim = 9,0), una acidă (pHoptoll = 9,0), o carboxipeptidază (pH opiim = 7,0) și trei aminopeptidaze (pHoptim= 5,0; 7,1, și respectiv 8,0) (Lampert și Sanglier, 1992).

[NUME_REDACTAT] de hidroliză a lipidelor prin activitatea lipazelor microbiene conduce la formarea de acizi grași liberi și glicerol. Prin ß-oxidarea acizilor grași rezultă acizi grași cu lanțuri scurte și acid acetic. Acizii grași liberi pot contribui la aroma brânzeturilor, direct prin structura lor aromatică, sau Indirect prin oxidare la compuși carbonilici (metil-cetone), urmată de reducere la alcooli secundari (aikanoli). Pot rezulta de asemenea esteri, aldehide și y-lactone prin esterificarea intramoiecuiară a hidroxiacizilor.

Multe bacterii lactice posedă lipaze și esteraze cu activitate limitată asupra grăsimilor din lapte. Adesea procese slabe de lipoliză, catalizate de bacterii iactice au fost puse în evidență în brânzeturiie Cheddar și tip Olanda.

[NUME_REDACTAT] linens produc lipaze extracelulare sau asociate cu învelișurile celulare și esteraze intracelulare, cu rol în maturarea brânzeturilor cu mucilagiu ia suprafață. în acest sens, este cunoscut rolul culturilor starter de Brevibacterium linens în producerea brânzeturilor Brick, Port-salut și Limburger, caracterizate printr-un conținut de 700 – 1400 mg acizi grași per kg brânză maturată.

Culturile starter fungice au cele mai multe implicații în transformarea lipidelor pe parcursul maturării brânzeturilor. Acestea se caracterizează prin echipament lipolitic diferențiat, ceea ce conduce la variabilitatea spectrului de produse rezultate prin lipoiiză, cu efect pregnant asupra caracteristicilor senzoriale specifice fiecărui tip de brânză.

Penicillium camemberti produce o singură lipază extracelulară, activă în domeniul de pH = 1,0-10,0, cu optim de acțiune la pH = 8,5-9,5 și temperatura de 35°C. La temperatura de 0°C își menține doar 50% din activitate. Enzima catalizează degradarea oxidativă a lipidelor, acționând în special asupra acidului caprilic și mai puțin asupra acidului iauric. S-a demonstrat că nivelul lipolizei crește progresiv în primele 6-10 zile de maturare, în paralel cu dezvoltarea șl apoi liza miceliului de mucegai.

Penicillium roqueforti este capabil să sintetizeze două lipaze extracelulare: o lipază acidă (pH0ptim = 6,0-6,5) și o lipază alcalină (pH0P,im = 7,5-8,0), ce acționează optim la temperatura de 37°C. Deși lipaza acidă este produsă în concentrații mai mari,

prezintă activitate lipolitică inferioară lipazei alcaiins. Aceste două enzime acționează asupra tricaproinei și tributirinei eliberând acizi grași, care apoi sunt transformați în |3-cetoacizi și metil-cetone substanțe cu importanță deosebită pentru aroma brânzeturilor.

La tulpini de Geotrichum candidum au fost identificate lipaze exogene capabile să acționeze optim la pH = 5,6-7,0.

[NUME_REDACTAT] hansenii participă la bioconversia lipidelor prin biosintéza de enzime lipoiitice active la pH = 4,5, sau la pH = 8,0 în cazul unor brânzeturi Italiene. De asemenea, s-a evidențiat potențialul unor drojdii de a poseda activitate carboxiesterazică ([NUME_REDACTAT], 1992).

Rolul mucega+urilor din genul Pénicillium în definirea aromei brânzeturHor maturate

Modificările enzimatice induse componentelor substratului prin activitatea proteolitică și lipolitică a culturilor starter de Pénicillium spp. conduc, în paralel cu îmbunătățirea proprietăților nutritive, la formarea a numeroși compuși cu rol de precursori de aromă, principalii responsabili pentru imprimarea caracteristicilor senzoriale specifice (tabelul 5.14).

Tipul și concentrația precursorilor de aromă sunt în directă corelație cu proprietățile biotehnologice ale culturi starter, compoziția substratului și condițiile fermentative.

Aroma specifică brânzei Camembert este obținută prin efectul combinat a mai , multor compuși volatili încadrați în categoriile: alcooli primari, alcooli secundari compuși carbonllici, esteri, compuși cu sulf, etc. Acești compuși sunt în general identificați prin cromatografie tip HPLC, dar în funcție de gradul de maturare unii dintre ei pot fi evidențiați și senzorial (de exemplu, compușii cu sulf).

în brânza Roquefort, aroma caracteristică este imprimată de acizi grași, metil- cetone și unii alcooli secundari. Concentrația acestora este însă variabilă în funcție de parametrii tehnologici adoptați. Metil-cetonele cu șapte și nouă atomi de carbon sunt compuși majoritari ia sfârșitul maturării, însă concentrația lor în produsul final este mult afectată de condițiile de procesare. De exemplu, stimularea proceselor de lipoliză a grăsimii laptelui materie primă va avea ca efect creșterea concentrației de metil cetone în coagulul maturat. Pe de altă parte, creșterea și activitatea tulpinilor de Pénicillium spp. sunt puternic afectate în prezența unor concentrațiile mari de acizi grași. Nu trebuie neglijat nici faptul că o parte din metil cetone sunt convertite în alcooli secundari prin activitatea mucegaiuriior. în plus, activitatea lipolitică a mucegaiuriior este pregnant afectată de salinitate.

Tabelul 5.14. Particularități privind producerea precursorilor de aromă, în timpul maturării brânzeturilor, prin activitatea culturilor de Pénicillium ssp. (Blank, 1999).

[NUME_REDACTAT] de aromă

Acizi grași liberi

Metil cetone

Se obțin prin lipoliza trigliceridelor din lapte.

Concentrații tipice: 20-60 g kg’1 (Camembert), 30-60 g kg’1 (Roquetort). Concentrații mari de acid palmitic și acid oleic comparativ cu alte brânzeturi maturate, fără mucegai.

Concentrații mari de acid caproic (Cu), caprillo (Cs), capric (C10) responsabili pentru gustul iute.

Dehidrogenazele produse de Penicillium ssp. (spori și miceliu) transformă acizii grași liberi în acizi grași saturați, care apoi sunt oxidați la fi-cetoaclzi (R-CO-CH2-COO’ri) (acetonă, propilmetil cetonă, amilmetil cetonă, izobutilmetll cetonă, metilamil cetonă, 2-butanonă, 2-pentanonă, 2-hexanomă, 2-octanonă și 2-nonanonă), din care prin decarboxilare rezultă CO2 șl metilcetone {R-CO-CH3), ce induc gustul picant în pastă. Concentrații tipice: 6-200 mg- mg’1, mai reduse în brânzeturile Brie și Camembert comparativ cu Roquefort.

în brânzeturile Camembert șl Brie predominante sunt 2-nonanona și

heptanona, dar se întâlnesc și 2-undecanona, 3-octanona, 1,5- ocladlen-3-onă și oct-1-en-3-ol, ultimele două contribuind la imprimarea aromei de ciuperci.

Alcooli

secundari

în brânza Roquefort predominante sunt 2-nonanona și 2-heptanona.

Metil cetonele sunt reduse, prin acțiunea dehidrogenazelor, la alcoolii corespunzători cu potențial aromatizant similar sau superior.

Compușii cel mai comuni, în ordinea descrescătoare a concentrației,

sunt:

2 heptanol, 2-nonanol, 2-pentano! .

In brânza Camembert 1 -octen-3-ol este responsabil de imprimarea aromei de ciuperci.

Peptide cu lanț scurt și animoacizi liberi

Concentrații tipice: 20 mg kg'1 în brânzeturilor cu mucegai în pastă; 0,6 mg kg'1 în brânza Brie.

în acest grup sunt incluși compușii rezultați prin proteoliză, nevolatil;, solubili în apă.

Imprimă caracteristici senzoriale specifice și constituie precursori pentru formarea compușilor de aromă prin reacții de decarboxilare și dezaminare.

Brânzeturile maturate au conținut variabil de aminoacizi liberi, care în medie se situează la valori de: 22% – acid glutamic; 12% – leuclnă; 9% – lizlnă

Proprietăți antimicrobiene ale culturilor starter

Orientarea actuală de a obține alimente sănătoase, cu menținerea proprietăților nutriționale ale materiilor prime, prin procesare minimă și asigurarea conservabilității și stabilității microbiologice a produselor finite prin înlocuirea conservanților de sinteză cu produși naturali, a impus intensificarea cercetărilor spre găsirea unor noi modalități de inhibare a activității microorganismelor care contaminează accidental produsele alimentare pe parcursul fabricației sau la păstrare.

în brânzeturi, numeroși compuși cu efect bioconservant pot rezulta prin activitatea biochimică a culturilor starter.

Acizii organici

Acizii organici influențează activitatea microorganismelor nespecifice, atât prin efectul modificării pH-ului optim de creștere, dar 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 microbiană unde se ionizează provocând o scădere a pH-ului intern și blocarea unor mecanisme de transport (Beliard și Thuault, 1989).

® Acidul propionic și sărurile de Na sau Ca au, în doze de 0,4…2%, efect fungistatic prin modificarea permeabilității membranei piasmatice. Efectul antifungic al acidului propionic este sporit la valori acide ale pH-ului mediului.

* Acidul lactic acționează prin scăderea pH-u!ui ia valori care inhibă creșterea bacteriilor de putrefacție. Mecanismele de acțiune 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 antimicrobiană 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 Geotricbum, care rezistă la concentrații de 8% acid acetic.

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

încă din 1952, a fost pus in evidență efectul microbiostatic al peroxiduiui de oxigen produs de bacteriile din genul Lactobacillus. Studii ulterioare au demonstrat că numeroase tulpini de bacterii Iactice produc peroxid de hidrogen cu efect auto- inhibitor. Concentrația de peroxid acumulată în mediul fermentatlv 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 șl asupra microorganismelor catalazo-pozitlve. Astfel, concentrații de 6 pg- ml'1 H202 au efect inhibitor asupra unor tulpini de Staphylococcus aureus, iar la concentrații superioare de 20 pg- ml'1 efectul este bactericid. Stresul celulelor prin încălzire reduce activitatea catalazică a microorganismelor, crescând astfel sensibilitatea.

Dioxidul de caTbon 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 lipidic din structura plasmalemei, poate cauza disfuncții in permeabilitatea acesteia. Prezența bioxidului 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.

Compușii de aromă

Diaceiiiul produs de bacteriile Iactice este un inhibitor activ pentru bacterii și mucegaiuri (Beliard și Thuault, 1989). Efectul inhibitor al diacetilului se manifestă doar la concentrații de 200….300 pg ml'1, superioare celor produse prin activitatea metabolică a bacteriilor Iactice (4pg ml'1 – Lactococcus lactis ssp. dyacetilactis), sau permise în alimente din considerente senzoriale (2-7pg ml'1). în aceste condiții, efectul inhibitor al diacetilului nu poate fi eficient decât prin efect sinergie cu alți compuși inhibitori (Jay, 1992).

Aldehidă acetică poate exercita efect antimicrobian în concentrații de 10-100 mg- kg'1 (Piard și Desmazeaud, 1991).

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

partea activă din structura lor este de natură proteică;

au un spectru restrâns de acțiune;

exercită efect microbicid;

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, Lb. fermenți, Lb. helveticus, Lb. plantarum, Lactococcus lactis, Pediococcus pentosaceus) și propionice (Propionibacterium jensenii, P. thoeni) (Găuri, 1992).

Reuterina și alți compuși cu masă moleculară redusă

Reulerina 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, mucegaiuriior și protozoarelor. Biosinteza reuterinei are loc în condiții anaerobe de creștere a bacteriei prin acțiunea enzimei glicerol dehidratsză care catalizează bioconversia glicerolului în reuterină. Structura chimică a reuterinei a fost identificata a fi

hidroxipropanal (ß-hidroxi-propionaldehidä). Puternic solubilă la pH neutru, acest compus se află în echilibru cu forma sa monomerică hidratată și forma ciclică dimerică (fig. 5.4).

Studii recente au demonstrat capacitatea bacteriilor lactice de a produce și alți compuși cu masă moiecuiară redusă, care manifestă acțiune antimicrobiană cu spectru larg de activitate (tabelul 5.15) (Zhennai, 2000).

Riscuri microbiologice asociate cu activitatea biochimică a culturilor starter

în prezent, utilizarea culturilor starter de Enterococcus faecalis și Enterococcus faecium se realizează cu precauție, în condiții strict controlate, având în vedere riscurile potențiale asociate cu producerea de toxine, similare celor elaborate de Bacillus cereus și Clostridium perfringens, precum și formarea de amine biogene toxice (Jay, 1992).

CH2OH

1

CHOH

glicerol

^ glicerol dehidratază

OH

OH H2° ,,

I V

HCOH COH

I I 0 0

CH2 -< ► CH2 ■< ►

I

ch2oh ch2oh V ^OH

forma hidratată 3-hidroxipropanal dlmer ciclic

Fig.5.4. Forme chimice ale reuterinei produsă de Lactobacillus reuterii

Tabelul 5.15. Compuși cu masă moleculară redusă, cu efect bioconservant, produși de bacterii lactice starter

in condiții necontrolate, tulpini de Pénicillium ssp. produc micotoxine (metaboiiti secundari sintetizați din amino- și cetoacizi), cu risc pentru sănătatea consumatorilor.

Acidul ciclopianozlc, produs de Pénicillium camemberti, a fost identificat atât în culturile de laborator cât și în stratul superficial al pastei brânzeturilor maturate. Unele studii au demonstrat incidența micotoxinei în brânzeturile păstrate la 25°C, ea lipsind în cele păstrate la 14…18°C. Printr-un studiu realizat în Franța, în care a fost testat (atât in vitro, cât și în fabricile de brânzeturi) potențialul toxicogen pentru 30 de tulpini de P. camemeberti, s-au identificat doar trei tulpini pozitive, caracterizate prin grade diferite de toxicitate (slab, mediu, puternic). în prezent, acest risc este eliminat prin identificarea și selecția de tulpini mutante de Pénicillium camemberti, care nu produc acid ciclopianozic, ale căror performanțe biotehnologice sunt apoi îmbunătățite prin inginerie genetică.

în culturi in vitro de Pénicillium roqueforti s-au identificat o serie de metaboiiti secundari cu potențial toxic, precum: izofumigaclavinele A și B, morfotinele, patulina, toxina PR, roquefortina C, botriodiploidina și acizii penlcillc, micolic, micofenolic. în brânzeturi, compusul cu cea mai mare Incidență pare a fi roquefortina și mai rar izofumigaclavinele A și B. Pe aceste considerente, culturile starter comerciale sunt atent studiate, modificate genetic și selecționate pe criterii care exclud potențialul toxicogen.

Comercializarea și utilizarea culturilor starter

în mod frecvent, culturile starter sunt utilizate după reactivare (prin cultivare într-un bioreactor de capacități reduse) sau prin inoculare directă în mediul fermentativ industrial. Cea de a doua variantă, culturile tip DVS sau DVC (după denumirea în limba engleză – Direct to [NUME_REDACTAT]) a devenit disponibilă după anii ‘70, dar a început să fie aplicată abia din anii '80. Aceste culturi au fost concepute atât pentru simplificarea procesul de producție, dar mai ales pentru asigurarea unor procese reproductibile, ușor controlabile și pentru obținerea de produse finite cu calități standardizate.

Culturi repicate periodic (zilnic)

Acestea se obțin plecând de la o cultură stoc, în stare lichidă sau congelată, achiziționată la intervale de două săptămâni sau un an, în funcție de proprietățile și stabilitatea culturii. Pentru obținerea culturii de producție se aplică cultivări intermediare, cu menținerea calității culturii. Acest sistem este recomandat pentru fabrici cu capacități de producție reduse.

Culturi congelate

Congelarea elimină necesitatea realizării repicăriior zilnice de către utilizator. Aceste culturi se obțin prin inocularea celulelor active în lapte praf degresat reconstituit (mediu protector) și congelare. Pe tot parcursul transportului și conservării, culturile sunt menținute, în stare congelată, în cutii termoizolante. Din culturile stoc, care constituie inocul standardizat, cultura de producție se obține prin decongelarea rapidă a celulelor, inocularea lorîntr-un mediu de cultură favorabil și termostatare 12 ore.

Culturi concentrate congelate

Sunt obținute din suspensii celulare concentrate, menținute într-un mediu protector și congelate în cutii de aluminiu cu capacitate de 70-120 ml, care sunt apoi plasate în lăzi termoizolante, ce conțin gheață carbonică, pentru menținerea constantă a temperaturii la – 70°C. în fabrică, cutiile trebuie păstrate în spații frigorifice, la temperaturi de maximum – 50°C. Viabilitatea culturilor va depinde de condițiile ds păstrare. Termenul de valabilitate este în general de 3 luni, la -50°C.

Culturile congelate tip DVC sunt produse în acord cu cerințele clienților și reprezintă inocul standardizat pentru utilizare directă în mediul de producție, fără pasaje intermediare. De obicei, sunt comercializate în cutii de aluminiu (360 ml), sau sub formă granulată, ambalate în plicuri din folie de aluminiu sau în pungi de polietilenă (500 g).

Culturi concentrate liofilizate

După concentrare și liofilizare, culturile sunt ambalate în plicuri din materiale polimerice în cantități suficiente pentru obținerea culturii starter. Aceste tipuri de culturi sunt avantajate de condițiile facile de depozitare și transport, ne mai 'fiind necesară asigurarea lanțului frigorific.

Culturile DVC liofilizate sunt comercializate în ambalaje confecționate din folie de aluminiu și sunt păstrate în condiții de refrigerare (0…4°C). Fiecare ambalaj individual reprezintă un inocuf standardizat pentru procesarea a 100 kg materie primă.

în funcție de necesități și condițiile tehnologice, producătorii vor opta pentru sistemele de culturi starter cele mai convenabile, atât din punct de vedere al utilizării în producție pe principii de eficiență economică, cât și al conservării proprietăților biotehnologice.

în tabelul 5.16 se prezintă un studiu de caz al principalelor caracteristici tehnico- economice de care trebuie să se țină seama la alegerea culturilor starter comerciale și a modalităților de utilizare a acestora în producția industrială (Wigley, 1999).

Tabelul 5.16. Caracteristici tehnico-economice cu implicații în alegerea și utilizare culturilor starter

[NUME_REDACTAT] starter de producție Culturi DVC

I 1 1 I I |

1 Culturi repícate periodic; – Culturi congelate; 2 Culturi concentrate congelate; ~ Culturi concentrate liofilizate; – Culturi DVC congelate; – Culturi DVC liofilizate; – Pentru culturi la prima utilizare {“fresh starter”); 2 Pentru culturile de producție (refrigerate), destinate pentru mai multe șarje de producție.

Importanța pe care implică obținerea și utilizarea culturilor, starter performante a condus la orientarea producerii acestora de către companii multinaționale specializate, care își orientează permanent cercetările și producția în acord cu cerințele producătorilor de alimente (tabelul 5.17).

Ideal ar fi ca producătorul de brânzeturi să utilizeze permanent aceleași culturi starter pentru a elimina variațiile de ordin tehnologic sau calitativ. în practică însă, având în vedere sensibilitatea culturilor față de atacul fagilor, se procedează la rotația culturilor. Din aceste considerente, producătorii de culturi starter acordă o atenție deosebită caracterizării culturilor starter în vederea obținerii de tulpini performante, rezistente, care să poată fi utilizate permanent, fără rotație.

Tabelul 5.17. Companii internaționale care produc și comercializează culturi starter pentru industria laptelui

Deși calitatea culturilor starter de producție este monitorizată permanent, astfel încât culturile sensibile la fagi să fie înlocuite, unii producători preferă totuși rotația culturilor, utilizând culturi alcătuite din tulpini diferite pentru fiecare șarjă, sau după trei zile de utilizare.

Preparares și controlul calității culturilor starter de producție

5.5.1. Particularități privind obținerea culturilor starter de bacterii

Producătorii de culturi starter garantează comercializarea culturilor pure, a căror stabilitate metabolică și genetică poate fi menținută indefinit. în producție însă principalele cauze care pot conduce la degenerarea sau contaminarea culturilor derivă din nerespectarea condițiilor biotehnologice și de igienă.

Metodele de obținere a culturilor starter de producție prevăd multiplicarea în trepte a celulelor până la nivele care să asigure concentrația necesară demarării fermentației industriale. Modalitățile de obținere a inoculului au evoluat în timp în paralel cu modernizarea tehnologiilor de fabricație, încât fiecare producător poate să adopte acest sens strategiile cele mai adecvate în acord cu condițiilor de fabricație.

Exceptând erorile de cultivare, precum termostatarea la temperaturi suboptimale, infecțiile fagice reprezintă cauza majoră ce afectează calitatea inoculului de producție. Dacă gradul inițial de contaminare al culturilor este redus, regresia inoculului de producție este evidentă abia după un număr de cicluri de dezvoltare, în general, ciclul litic variază între 10 și 140 minute și este dependent de condițiile fizico-chimice ale mediului (temperatură, pH, compoziția mediului).

Dacă obținerea unor culturi pure din punct de vedere al contaminării cu fagi este practic imposibilă, infecțiile fagice pot fi limitate prin adoptarea unor practici de lucru adecvate, care se referă la: —-

selecția de tulpini fago-rezistente;

alternanța (rotația) tulpinilor din componența culturii starter;

adoptarea unor practici de lucru adecvate pentru obținerea inoculului de producție.

Multă vreme s-a crezut că fagii au specificitate pentru tulpina parazitată neputând supraviețui fără aceasta. în acest sens, a fost adoptată rotația culturilor ca o alternativă pentru inactivarea virusurilor, prin schimbarea culturii în fiecare zi a săptămânii, sau chiar pentru fiecare șarjă. Această metodă este destul de costisitoare datorită numărului redus de tulpini comerciale existente pe piață.

Practica a demonstrat însă că fagii pot supraviețui mult timp fără prezența unei gazde, iar cercetările au confirmat că aceiași bacteriofag poate parazita mai multe tulpini ale unei specii sau gen. în aceste condiții, utilizarea culturilor multiple reduce riscul afectării totale a culturii starter. în acest sens, producătorii de culturi starter recomandă scurtarea perioadei de rotație și utilizarea a două culturi diferite în zile alternative.

Marea majoritate a furnizorilor de culturi starter oferă asistență tehnică pentru identificarea tulpinilor corespunzătoare pentru a fi utilizate în fiecare unitate de producție și pentru monitorizarea calității acestora. în pius, se oferă și kituri test fagice, care facilitează producătorului de brânzeturi posibilitatea să identifice eventualele probleme înainte ca producția să fie afectată. Kituriie conțin seturi de eprubete cu culturi starter, constând din tulpini distincte genetic sau culturi multiple,

XIV

BRlNZETURI PROASPETE

Brînzeturile proaspete se obțin prin coagularea laptelui sub acțiunea exclusivă a bacteriilor lactice sau prin acțiunea asociată a bacteriilor lactice și a unei enzime coagulante. Ele se caracterizează prin consistență moale, cu gust acrișor de fermentație lactică. ,

Brînzeturile proaspete se fabrică într-un sortiment foarte variat, ele putîndu-se grupa astfel :

după conținutul de grăsime :

foarte grase ;

grase ;

semigrase ;

slabe.

după adaosuri :

desert — dulci ;

aperitiv — cu condimente.

1. Brînza proaspătă de vacă

Brînza proaspătă de vacă este un sortiment de larg consum mult apreciat pentru valoarea sa nutritivă—dietetică.

Brînza se obține din lapte de vacă smîntînit sau normalizat la un anumit conținut de grăsime în funcție de sortimentul care

se fabrică : superioară (foarte grasă), grasă sau dietetică. Procedeul de fabricație poate fi cel clasic sau diferite procedee moderne mecanizate.

Procedeul de fabricație clasic. Laptele de vacă se normalizează la conținutul de grăsime conform normelor în vigoare, în funcție de sortimentul de brînză proaspătă de vaci ce trebuie fabricat.

Pasteurizarea laptelui se poate realiza fie în cazane sau în vane cu pereți dubli, la temperatura de 63…65°C, timp de 30 minute, fie în instalațiile de pasteurizare cu plăci la temperatura de 71—73°C, timp de 20—30 s.

Pregătirea laptelui pentru coagulare : După pasteurizare,

laptele se răcește la temperatura de 23—28°C. Temperatura de coagulare se alege între aceste limite, în funcție de sortimentul care se fabrică, de anotimp, de temperatura localului, precum și de utilajele în care se face prelucrarea laptelui, adică de posibilitățile de menținere a temperaturii în timpul procesului de maturare și coagulare a laptelui. In laptele pasteurizat și răcit’ la temperatura de coagulare, se adaugă maiaua de bacterii Iactice acidifiante și aromatizante (Streptococcus lactis, Streptococcus diacetilactis) în proporție de 0,5—1,5% și clorură de calciu 10—15 g la 100 1 lapte.

Datorită temperaturii joase și duratei lungi de coagulare-pre1 lucraré, pericolul de infectare cu microorganisme nedorite din mediul înconjurător crește. De aceea, pentru a asigura rolul predominant bacteriilor Iactice și a opri dezvoltarea microflorei nedorite, rămasă în urma pasteurizării, se recomandă adăugarea unei părți din 'maia, circa 1/3 din cantitatea totală, la introducerea laptelui în vana de închegare. In timpul maturării laptele se amestecă odată sau de două ori, în vederea stimulării activității acidifiante și aromatizante a maialei și prevenirea separării grăsimii la suprafață.

Coagulare : Maturarea laptelui durează 1—2 ore, cînd acidita-, tea crește cu 3—4°T, după care se adaugă soluția de enzimă coagulantă îrp.cantitatea necesară realizării unei coagulări în timp de 16— 18 oré (durata lungă .de închegare). Enzima coagulantă are rolul- de a desăvîrși precipitarea proteinelor, care are loc în paralel sub acțiunea acidifiantă a maialei. Coagularea laptelui se realizează în mod obișnuit în vane cu pereți dubli, cu sau fără dispozitive de prelucrare mecanizată a coagului, de capacități valabile (1000…5000 1 lapte) sau, în cazul prelucrării unei cantități mici de lapte, în cazane.

După introducerea soluției de enzimă coagulantă, se amestecă întreaga masă de lapte cel puțin 5 minute, lent și continuu, circular și de jos în sus. Apoi se acoperă vana sau cazanul cu sedilă sau'

capac, lăsîndu-se în repaus pînă la coagulare. în timpul coagulării trebuie menținută constantă temperatura laptelui, admițîndu-se o diferență de maximum ±2°C, față de temperatura inițială.

Procesul de coagulare se consideră terminat cînd se realizează următorii parametri :

coagul compact, de consistență moale, ce se desprinde ușor de pereții vanei, zerul eliminat fiind limpede, de culoare galben- verzuie ;

aciditatea zerului 50…60°T.

Cînd cantitatea de lapte ce urmează a fi prelucrată este mare, pentru scurtarea ciclului de fabricație, se reduce durata de coagulare, folosind procedeul cu durată mijlocie de coagulare. în acest caz, în laptele pasteurizat și răcit la 33—35°C, se adaugă maia 5—7% și se menține timp de 2—3 ore pînă .la atingerea acidității de 34— 36°T, cînd se introduce enzimă coagulantă astfel încît coagularea să aibă loc în circa 3 ore. Prin acest procedeu durata fazelor de matur ar e-coagulare este de 6…7 ore, față- de 14… 18 ore cît ar dura în mod obișnuit.

Prelucrarea coagului: se face în funcție de utilajele folosite :

la vanele mecanizate prevăzute cu dispozitive orizontale și Verticale pentru tăierea coagulului, se face o singură tăiere în coloane pătrate cu latura de 6-8 cm, evitîndu-se mărunțirea înaintată ;

în vane sau cazane nemecanizate, tăierea se face cu cuțite speciale, în coloane cu secțiunea pătrată, avînd latura de 8-12 cm.

După tăierea coagulului, după un repaus de o oră, la suprafața coagulului se separă zer care se îndepărtează prin sifonare, cu ajutorul găleților sau cu pompa autoabsorbantă.

în cazul cînd se fabrică cantități reduse de brînză, scoaterea coagulului se face manual cu ajutorul găleților sau scafelor în saci de sedilă care Se strîng la gură și se așază pe crinte metalice în vederea -scurgerii zerului.

La început sacii se așază într-un- singur rînd, apoi se suprapun cîte 2—3 și apoi cîte 4. Sacii se întorc de 2—3 ori pentru a ușura eliminarea zerului. în timpul călduros, sacii se stropesc cu apă pentru a împiedica creșterea puternică a acidității.

După 4—5 ore se trece la o presare ușoară a masei de brînză, așezîndu-se deasupra sacilor tăvi metalice cu greutăți.' Durata presării trebuie să fie cît mai-redusă pentru a împiedica scurgerea excesivă a brînzei și creșterea acidității peste limita admisibilă.

Temperatura încăperii trebuie să fie de 16—18°C ; o temperatură mai înaltă favorizează creșterea- acidității brînzei, defect ce apare destul de frecvent în perioada de vară, iar o temperatură prea scăzută îngreunează scurgerea zerului.

în cazul cînd se prelucrează cantități mari de lapte, se folosesc pentru coagulare vane mecanizate de formă paralelipipedică, cu capacități de 3000 sau 5000 1 și procesul de fabricație se deosebește de cel indicat mai sus. Coagulul prelucrat mecanic este scos din vană prin cădere liberă, printr-un ștuț cu un jgheab și cules în saci de sedilă care se așază în vanele-presă în vederea scurgerii zerului.

Vanele-presă (fig. 62) sînt de formă paralelipipedică, confecționate din aluminiu, cu o capacitate de 400—700 1, așezate pe un suport mobil, care permite deplasarea lor pe rotile în sala de fabricație.

Fig. 62 —• Vană-presă

Presarea se realizează cu ajutorul unei plăci găurite, avînd dimensiunile vanei, care se sprijină pe un cadru mobil, putîndu-se deplasa pe verticală, de-a lungul unui ax filetat, prin manevrarea unui volan. Sacii cu coagul se așază sub placa metalică, în așa fel încît stratul de coagul să fie de grosime egală, pentru a âsigura o presare uniformă. Prin acest procedeu de presare, în vane-presă, se obțin brînzeturi cu o consistență și calitate mai uniformă, durata procesului de fabricație fiind redusă.

Pastificarea și răcirea : Brînza de vacă, obținută prin unul din procedeele de fabricație prezentate este trecută la mașina de pastificat și răcit (fig. 63), în vederea obținerii unei consistențe cît mai fine și prevenirea acidifierii brînzei.

în mașina de pastificat, brînza este introdusă cu o temperatură de circa 20°C și este răcită sub 10°C, trecînd în același timp

pentru pastificare printr-un corp cilindric în interiorul căruia se rotește un șurub elicoidal. Mașina este prevăzută cu o manta de ră- ■ cire în care circulă agentul frigorigen.

Procesul de răcire — pastificare se realizează eficient dacă se respectă următoarele condiții :

agentul frigorigen este circulat în mașină cu cel puțin 20 minute înainte de introducerea brînzei ;

-—• răcirea nu trebuie făcută prea intens (sub 4°C) pentru a se evita înghețarea parțială a masei de brînză,' creînd dificultăți la ieșirea brînzei din pastificator și modificarea caracteristicilor ei ; răcirea insuficientă, la temperaturi peste 12°C, conduce la obținerea unui produs malaxat cu consistență prea moale ;

alimentarea mașinii să se facă constant, preferabil mecanizat printr-o pompă tip Mono, pentru a se asigura productivitatea ei orară ;

demontarea părților componente ale mașinii și curățirea lor să se facă imediat după terminarea lucrului.

In cazul cînd nu se dispune de o mașină de pastificat, brînza de vacă după obținere se introduce în încăperi frigorifice la 2 … 43C unde se menține în strat subțire un anumit timp pentru răcire.

m.

Ambalarea : Brînza proaspătă de vacă se ambalează imediat

după fabricare în pachete de formă paralelipipedică, de 250 g, învelite în hîrtie metalizată, în pahare tronconice de carton parafinat sau din material plastic cu un conținut net de 200, 250, 400 și 500 g. In anumite cazuri desfacerea ei se poate face și în vrac, in bidoane de aluminiu.

Ambalarea brînzei de vacă în hîrtie metalizată se face în mod absolut mecanizat, cu ajutorul mașinilor de ambalat. Masa de brînză este introdusă în mașină printr-o pîlnie de alimentare și este împinsă, după o prealabilă omogenizare, spre dispozitivul de porțio- nare. în același timp, sulul cu hîrtie metalizată se desfășoară, se taie, iar foițele sînt preluate de dispozitivul cu ghiare, care le în- doaie, dîndu-le o formă paralelipipedică deschisă la partea superioară. Brînza porționată la 250 g este introdusă în forma de hîrtie, ale cărei margini sînt pliate apoi de un alt dispozitiv. Pachetul gata format este trecut în navete și transportat în depozitul frigorifer, pentru depozitare la 4…8°C.

Actualmente pentru ambalarea brînzei de vacă există linii care confecționează ambalaje din material plastic, le umple și le închid (vezi cap. ambalare).

Procedeul de fabricație mecanizat în vana Schullenburg. Pentru mecanizarea procesului de fabricare a brînzei proaspete de vacă, mai ales a fazei de scurgere a zerului, se folosește vana mecanizată tip Schullenburg (fig. 64).

Această vană are o capacitate de 2000 1 fiind compusă din vana de coagulare propriu-zisă (fixă) și bazin-presă cu site (mobil) pentru zer, acționat hidraulic, cu funcționare automată. înainte de începerea lucrului, se ridică prin acționare hidraulică bazinul-presă și se introduce laptele pasteurizat și răcit la temperatura de 23-25°C, adăugîndu-se și maiaua de bacterii lactice în proporție de 0,5-1%. Maturarea laptelui durează 2-3 ore, pînă cînd aciditatea ajunge la

.22°T, urmînd apoi introducerea enzimei coagulante. în acest moment se pune în funcțiune dispozitivul automat, care preia comenzile și conduce procesul de fabricație pînă la terminarea fazei de scurgere a zerului.

Dispozitivul automat este astfel reglat că după o durată de 10 ore declanșează sistemul de presare, bazinul cu sită începe să se scufunde presînd masa de coagul. Datorită presării coagulului, zerul scurs pătrunde între pereții sitei și bazinului. După ce zerul a ajuns la un anumit nivel, se cuplează automat pompa care pompează zerul în bazin, reglînd astfel și procesul de presare. La început pomparea zerului în bazin se face mai rapid, reducîndu-se treptat

spre terminarea presării. Durata totală a procesului de presare este de 6-7 ore. După terminarea presării, bazinul cu zer și sita se ridică, iar brînza se evacuează din vană printr-un orificiu intr-un cărucior, fiind dusă la mașina de pasat și răcit. în cazul cînd brînza nu a atins umiditatea prescrisă, se ridică bazinul plin cu zer prin acțio-

Fig. 64 — Vană mecanizată Schullenburg : a — scoaterea brînzei; b — presarea coagulului

nare hidraulică, se adună brînza de pe pereți spre mijlocul vanei și se lasă din nou în jos bazinul plin cu zer, continuînd presarea circa 30 minute.

Pentru a asigura funcționarea normală a vanei Schullenburg, trebuie astfel condusă faza de maturare a laptelui și dozată cantitatea de enzimă coagulantă încît după 10 ore coagulul să aibă pH-ul de 4,7-4,9 și o consistență normală. Declanșarea sistemului de presare este comandat de către pH-metru în regimul mecanizat-automa- tizat de funcționare a vanei.

Procedeul de fabricație mecanizat cu separator de coagul. Un alt procedeu, care asigură o producție mecanizată și de mare capacitate a brînzei proaspete de vacă, folosește separatorul centrifugal de coagul cu care se realizează o separare continuă a zerului din masa de coagul. Acestă instalații au o productivitate de 3000—4000 kg coagul pe oră. Ele asigură o igienă perfectă a întregului proces de fabricație, din momentul introducerii laptelui la prelucrare și pînă după ambalarea produsului, evitîndu-se orice contact cu mina.

Cu separatorul centrifugal de coagul se poate obține numai brînză dietetică din lapte smîntînit, sortimentul de brînză Dîmbovița.

Procesul de fabricație (fig. 65) constă din două faze distincte : — prima fază cuprinde operațiile de pregătire a materiei prime, coagularea și prelucrarea coagulului în vană, ce se desfășoară asemănător cu cele ale procesului clasic ;

Fie. 65 — Lania de fa/brioație a brânzei dte vacă coi separatorul ide coagul 1 s vană pentru închegarea laptelui și prelucrarea coagulului; 2 — pompă pentru coagul; 3 — filtra 4 — manometru; 5 — debitmetru; 6 — vizor; 7 — separator d*e coagul; 8 — pompă de zer

— a doua fază-caraeteristică constă din eliminarea zerului din coagul cu ajutorul separatorului centrifugal.

In prima fază, laptele smîntînit, după pasteurizare în instalații cu plăci la temperatura 71-73°C, este răcit la temperatura de 22-25°C și introdus în vane, unde se însămînțează cu maiaua de bacterii tactice în proporție de 1-1,5% ; de la caz la caz se adaugă și clorură de calciu în proporție de 10 g la 100 1 lapte. Maturarea laptelui durează 1-1 1/2 ore, timp în care aciditatea crește cu 3-4°T.

Se adaugă o cantitate redusă de enzimă coagulantă, circa 1-1,5 g cheag concentrație 1 : 100 000 la 1 000 1 lapte smîntînit. Procesul de coagulare durează 16-18 ore ; coagularea se consideră terminată cînd aciditatea zerului atinge 73-75°T.

Prelucrarea coagulului constă dintr-o ’ mărunțire fină cu ajutorul agitatoarelor vanei, iar coagulul fluidificat urmează a fi trecut în separator.

A doua jază constă din trecerea masei de coagul fluidificat din vană în separatorul de coagul (fig. 66) cu ajutorul unei pompe cu debit continuu. Se recomandă utilizarea pompelor cu paleți. între pompă și separator se intercalează o sită fină pentru a opri intrarea impurităților mecanice mai mari care ar putea înfunda

¡Fig. 66 — Separator de coagul:

1 — tobă; 2 — ajutaj pentru evacuarea brînzei; 3 — conductă de alimentare; 4 — fus de antrenare; 5 — curele trapezoidale; 6 — motor electric; 7 — c^pac; S — jgheab; 9 — pîlnie de evacuare; 10 — paleți rotativi; U — curea trapezoidală; 12 — rctametru

orificiile de la partea inferioară a tobei (cu 0 0,5-0,6 mm). Imediat după filtru este montat un regulator de presiune, cu care se reglează debitul, și un vizor pentru controlul alimentării separatorului cu coagul.

Toba se aseamănă din punct de vedere constructiv cu cea a unui separator-curățitor. Talerele au găuri prin- care se ridică coagulul la exterior, intervalele dintre talere sînt orientate de la ex

terior la interior. Toba separatorului de coagul, în comparație cu tobele obișnuite, are prevăzute spații în care se depun impuritățile (nămolul de separator).,

în tobă are loc separarea coagulului de zer. Coagulul scurs, fiind mai greu, pătrunde prin niște orificii situate la circumferința exterioară a tobei, se lovește de peretele vertical al tobei și cade într-un jgheab colector dispus în jurul tobei. De aici brînza este împinsă prin intermediul unor raclete rotative în pîlnia colectoare, de unde cu ajutorul unei pompe este trimisă direct, la mașina de pastificat și răcit. Brînza de vacă slabă astfel obținută poate fi amestecată.cu smîntînă pentru a realiza Conținutul de, grăsimi dorit.

CARACTERISTICI :

— Organoleptice :

—- pastă fină cremoasă, moale, nesfărîmicioasă ; la tipurile semigrasă și slabă se admite o structură slab grunjoasă ;

•— culoare albă pînă la alb-gălbuie, cu miros și gust de proaspăt, plăcut, caracteristic fermentației lactice. [NUME_REDACTAT], are o consistență foarte fină și cremozitate accentuată.

—■ Chimice : pentru sortimentele de brînză proaspătă de vacă sînt cuprinse în tabelul 25.

Tabelul 25

Caracteristici chimice ale sortimentelor de brînză proaspătă de vacă

DEFECTE :

Din cauza conținutului ridicat de apă, sortimentele de brînze- turi proaspete au o conservEțbilitate redusă și sînt foarte sensibile la apariția unor defecte, în special cînd nu se respectă procesul de aci- difiere și condițiile de igienă strictă în procesul de fabricație.

Dintre defectele oarecum specifice al acestei categorii de brîn- zeturi se menționează :

Consistență sfărîmicioasă, defect care apare mai frecvent la brînza de vacă dietetică, datorat folosirii în fabricație a unui lapte cu aciditate ridicată sau nerespectării procesului de coagulare și acidifiere.

Aciditate ridicată, defect care apare în special în perioada de vară, avînd următoarele cauze :

—- folosirea unei cantități prea mari de maia ;

tăierea întîrziată a coagulului ;

durata mare de scurgere a zerului și eliminarea insuficientă a acestuia ;

•—• nerăcirea brînzei imediat după scurgerea zerului ;

depozitarea brînzei la temperaturi ridicate.

Gust amar poate fi cauza unei cantități prea mari de enzimă coagulantă, a .unei cantități insuficiente de maia, răcirea brînzei înainte de terminarea scurgerii zerului, oprindu-se procesul de aci- • difiere.

Gust de fermentat, apare din cauza infectării cu bacterii coli- forme, fiind însoțit de aspectul buretos al coagulului.

Gust de drojdie, care apare datorită unei stări de curățenie necorespunzătoare a utilajelor și ambalajelor.

Gust de mucegăit, datorită prelucrării în condiții neigienice, păstrării în spații umede, neaerisite sau folosirii ambalajelor murdare.

^3 2. Brînzeturile creme — [NUME_REDACTAT]

Din grupa brînzeturilor proaspete fac parte și brînzeturile creme care se caracterizează printr-un conținut ridicat de grăsime, fabricîndu-se următoarele sortimente :

brînzeturi creme simple, cu 50% grăsime în s.u.;

brînzeturi creme duble cu 60% grăsime în s.u. ;

brînzeuri creme triple cu 70% grăsime în s.u.

La noi în țară se fabrică brînza cremă „Caraiman“, asemănătoare brînzei „Gervais“, după o tehnologie,elaborată de Institutul de cercetări pentru industrie și chimie alimentară.

. Procesul tehnologic de fabricație. Laptele folosit la fabricație se normalizează la un conținut de 5% grăsime, cu smîntîna proaspătă de la separator.

/ -y**TW

•t \ ■ țjf; ifc' 4

Laptele pasteurizat și răcit la temperatura de 21—23°C se însămînțează cu maiaua de bacterii Iactice selecționate, care în afară de proprietăți acidifiante imprimă produsului și o aromă caracteristică. Maiaua se adaogă în proporția de 0,8—l,5°/o, menținîn- du-se laptele pentru maturare 2 ore, timp în care se agită de

5 ori.

Coagularea laptelui, la 2—3 ore de la introducerea maialei, se adaugă laptelui 10—15 g clorură de calciu la 100 1 lapte și enzimă coagulantă, astfel incit coagularea să dureze 18—20 ore, la temperatura de 20—22°T. Coagularea se consideră terminată cînd aciditatea zerului ajunge la 50°T.

Prelucrarea coagulului urmărește întîi ca partea superioară a coagulului, conținînd mai multă grăsime, să fie luată cu ajutorul căușului și pusă intr-un vas separat care a fost căptușit cu o se- dilă. Restul de coagul se scoate în bucăți mai mari și se așază în saci de sedilă (capacitate 15—20 kg coagul).

In vederea scurgerii zerului, sacii cu coagul se așază pe crinte sau în vană-presă pentru autopresare și se lasă 3—5 ore la temperatura de 16°—20°C.

După autopresare, sacii cu masa de coagul se trec în încăperi cu temperatura de 8—10°C, unde se repartizează în fiecare sac o parte din coagulul cu conținut ridicat de grăsime, inițial lăsat separat pentru autopresare.

Presarea, sacilor cu coagul astfel pregătiți durează 10—14 ore, forța de presare fiind inițial de 0,5—1 kgf/kg brînză pînă la 3 kgf/kg brînză. Presarea se realizează în vane-prese și trebuie dirijată în funcție de consistența brînzei obținută după autopresare.

După presare, brînză este scoasă din saci, introdusă intr-un malaxor cu cuvâ mobilă unde i se adaugă 1% sare și se trece prin aparatul cu valțuri, în vederea obținerii unei consistențe cit mai omogene și fine.

Formarea și ambalarea se face sau cu ajutorul mașinilor speciale de ambalat. Pasta de brînză se formează în bucăți paralelipipedice, în greutate de 50 sau 100 g, care se ambalează în foiță metalică căptușită cu hîrtie pergaminată. Bucățile de brînză ambalate se așază în cutii de carton și se depozitează la rece, la

6°C, timp de 6—10 ore, după care produsul este gata pentru consum.

CARACTERISTICI :

, — Organoleptice : Se prezintă sub forma unei paste fine,

omogene, ca o cremă de culoare alb-gălbuie, cu miros și gust plăcut aromat, asemănător cu al smîntînei.

— Chimice : — substanță uscată, " % min, 40

grăsime, raportată la s.u. % min, 40

aciditate, °T max 190

(indicat aciditate de 160°T).

Brînză proaspătă de vacă cu smîntînă

Din brînza proaspătă de vacă în amestec cu smîntînă s-au realizat două produse denumite : Făgăraș și Băneasa.

Materia primă o constituie brînză dietetică de vacă, la care se adaugă smîntînă cu un conținut de 20% grăsime, în următoarele proporții : ^

[NUME_REDACTAT]

Brînză de vacă slabă 70% 30%

Smîntînă ou 20% grăsime 30% <50%

Se poate adăuga brînzei dietetice maximum 1% sare.

Pentru ambalare se folosesc pahare de carton sau din material plastic, cu un conținut net de 100—200 g. Se introduce brînza în proporție stabilită, peste care se adaugă smîntînă.

CARACTERISTICI :

— Organoleptice : stratul inferior de brînză are caracteristicile organoleptice ale brînzei dietetice de vacă, iar stratul superior de smîntînă caracteristicile smîntînei de consum.

— Chimice : [NUME_REDACTAT]

apă, % max. 77 77

grăsime, % min. 6 9,5

aciditate, °T max. 170 150

cianură d)e sodiu, % max. 1 1

Brînză proaspătă de vacă cu adaosuri

Prin amestecarea brînzei de vacă cu zahăr și ingrediente aromatizante sau cu sare și condimente, se prepară brînză Aroma și Aperitiv. Materia primă folosită la ambele sortimente este brînză de vacă grasă cu un conținut de grăsime în substanță totală de 10%.

Fabricarea brînzei de vaci grasă se face conform tehnologiei cunoscute, cu singura deosebire că scurgerea zerului trebuie astfel dirijată, încît brînza să aibă o umiditate de circa 80%. După scoaterea din săculețe, brînza se trece într-un malaxor, unde i se adaugă zahărul și ingredientele. Malaxarea durează circa 15 minute, asigu- rîndu-se o omogenizare perfectă produsului. Celelalte faze de fabricație sînt asemănătoare cu cele de la brînza proaspătă de vaci.

Brînza proaspătă Aroma. în funcție de ingredientele folosite se pot fabrica următoarele sortimente de brînză Aroma cu :• vanilie, cacao, gem și cu stafide.

CARACTERISTICI :

—- Organoleptice : se prezintă sub forma unei mase- omogene, cu pasta fină, avînd culoarea ingredientului adăugat. Mirosul, gustul plăcut, dulce, aromat, caracteristic adausului.

— Chimice : sînt indicate în tabelul 26.

Tabelul 26

Caracteristici chimice Ia brînza proaspătă Aroma

15 — c. 2475 225

Brînza proaspătă Aperitiv. Se fabrică în condițiuni identice cu brînza Aroma, cu deosebirea înlocuirii ingredientelor dulci prin ingrediente condimentate : sare, piper, boia, chimen.

CARACTERISTI-CI :

Organoleptice : Se prezintă sub forma unei mase omogene, cu pasta fină, albă-gălbuie, în care se observă condimentul adăugat. Mirosul și gustul, plăcut, picant, sărat, caracteristic condimentului adăugat.

Chimice : sînt indicate în tabelul 27.

Tabelul 27

Caracteristici chimice Ia brînză proaspătă [NUME_REDACTAT] proaspătă [NUME_REDACTAT] Delicia reprezintă un sortiment de brînză proaspătă, fabricată după o tehnologie asemănătoare produsului Cottage cheese produs de larg consum- care înlocuiește brînza de vacă în S.U.A. și alte țări anglo-saxone. Produsul se caracterizează printr-o structură granulară, aciditate redusă și o conservabilitate mai ridicată în raport cu brînza proaspătă de vaci.

Produsul tehnologic al acestui produs se pretează la o mecanizare a fazelor de fabricație și permite prelucrarea unor cantități mari de lapte.

Materia primă o constituie laptele smîntînit provenit din lapte de vacă de bună calitate ; se recomandă a se folosi lapte cu aciditate de maximum 19°T și substanță uscată negrasă de minimum 8,5o/0. In cazul cînd laptele smîntînit nu conține suficientă substanță uscată, se poate adăuga lapte smîntînit praf.

[NUME_REDACTAT] se poate fabrica după două procedee în funcție de durata de coagulare :

procedeu de lungă durată ;

procedeu de scurtă durată.

Procedeul de coagulare de lungă durată. Laptele smîntînit este pasteurizat la temperatura de 71,..74°C. Nu este indicat a se depăși temperatura de 74°C, deoarece au loc modificări în compoziția laptelui, care afectează consistența coagulului îngreunînd procesul de sinereză și astfel obținerea consistenței granulare specifice acestui sortiment de brînză.

După pasteurizare, laptele este răcit la temperatura de 22°C și se adaugă maiaua în proporție de 1% ! se recomandă ca maiaua să se introducă în lapte în momentul cînd vana este umplută la jumătate.

Maiaua de bacterii lactice selecționate ce se adaugă laptelui are un deosebit rol în asigurarea creșterii acidității între anumite limite și formarea aromei caracteristice produsului finit.

După adăugarea clorurei de calciu în proporție de 10-15 g pentru 100 1 lapte, se introduce enzimă coagulantă în cantitate redusă, durata coagulării fiind de 14-16 ore. Coagularea se consideră terminată în momentul cînd zerul înregistrează aciditatea de 63-65°T (pH=4,5—4,6) și coagulul prezintă o consistență suficient de tare. __

în mod obișnuit coagularea laptelui se poate realiza numai prin acidifiere ca urmare activității bacteriilor lactice. In cazurile cînd se obține un coagul prea moale, se recomandă folosirea de enzime coagulante în cantități reduse (1 g cheag praf, putere de coagulare 1 : 100 000, pentru 1 000 1 lapte).

Prelucrarea coagulului constă din tăierea coagulului în cuburi uniforme cu latura de 0,5-1,5 cm, urmată de o încălzire treptată a masei de coagul, sub agitare continuă. Se încălzește în prima fază la temperatura de 32° timp de 45 minute, se mărește apoi temperatura la 40°C, menținîndu-se astfel timp de 30-40 minute, iar în final se ajunge la 46-49°C cu menținere de 20-30 minute. In timpul încălzirii se amestecă încet și periodic pentru a preveni lipirea particulelor de coagul.

După terminarea fazelor de încălzire, se elimină zerul și se spală coagulul‘cu apă în vederea. reducerii acidității și îndepărtării iactozei. Apa de spălare are și roiul de a întări coagulul și a micșora temperatura. Spălarea se face în trei reprize :

prima apă de spălare are temperatura de 30-32°C pentru a îndepărta cît mai rapid acidul lactic format. Se adaugă o cantitate de apă egală cu. cea a zerului eliminat și se agită bine conținutul vanei timp de 20 minute pentru a se putea extrage cît mai mult acid lactic ;

a'doua apă de spălare are temperatura de 20-22°C, durata de contact fiind 20 minute ;

a treia apă de spălare are o temperatură scăzută de 2-3°C, durata de contact 15-20 minute, cu scopul de a întări bobul de coagul.

După îndepărtarea ultimei ape de spălare, se adaugă smîntînă dulce pasteurizată la 95°C, cu un conținut de grăsime ,de 13-15%, în care s-a dizolvat în prealabil sarea necesară.

Cantitatea de smîntînă adăugată se calculează astfel, înCît în produsul finit să se realizeze un conținut de 20% grăsime în substanță uscată. Amestecul se realizează în următoarele proporții :

64,3% brînză cu 79% umiditate ;

35,05% smîntînă cu 13% grăsime ;

0,7% sare.

' Aciditatea smîntînii nu trebuie să depășească 16°T.

Înainte de a se introduce smîntînă se determină umiditatea brînzei, iar în cazul cînd depășește 80%, se poate folosi smîntînă cu un conținut mai ridicat de grăsime pentru a realiza în produsul finit umiditatea dorită, ținînd însă seama și de conținutul de grăsime. Brînza se ambalează în cutii din carton parafinat sau. material plastic cu conținut net de : 250-500 g și se depozitează la rece la

.8°C, unde se poate păstra pînă la 10 zile.

Procedeul cu coagulare de scurtă durată. Acesta se deosebește de primul procedeu descris prin următorii parametri:

temperatura de coagulare a laptelui mai ridicată de 32°C ;

se adaugă o cantitate mai mare de maia de bacterii lactice ,(5-10%) ;

laptele maturează timp de o oră ;

durata de coagulare durează numai 5-6 ore.

CARACTERISTICI :

Organoleptice : produsul are un aspect granular, uniform, de constanță moale, cu gust plăcut, aromă asemănătoare smîntînei proaspăt pasteurizată.

Chimice :

80

20

apă, °/o max.

grăsime, în s.u., % min

sare comestibilă, % max.

aciditate °T max,

XIV

BRlNZETURI PROASPETE

Brînzeturile proaspete se obțin prin coagularea laptelui sub acțiunea exclusivă a bacteriilor Iactice sau prin acțiunea asociată a bacteriilor Iactice și a unei enzime coagulante. Ele se caracterizează prin consistență moale, cu gust acrișor de fermentație lactică.

Brînzeturile proaspete se fabrică intr-un sortiment foarte variat, ele putîndu-se grupa astfel :

după conținutul de grăsime :

foarte grase ;

grase ;

semigrase ;

slabe.

după adaosuri :

desert — dulci ;

aperitiv — cu condimente.

1. Brînză proaspătă de vacă

Brînză proaspătă de vacă este un sortiment de larg consum mult apreciat pentru valoarea sa nutritivă—dietetică.

Brînză se obține din lapte de vacă smîntînit sau normalizat la un anumit conținut de grăsime în funcție de sortimentul care

\

se fabrică : superioară (foarte grasă), grasă sau dietetică. Procedeul de fabricație poate fi cel clasic sau diferite procedee moderne mecanizate.

Procedeul de fabricație clasic. Laptele de vacă se normalizează la conținutul de grăsime conform normelor în vigoare, în funcție de sortimentul de brînză proaspătă de vaci ce trebuie fabricat.

Pasteurizarea laptelui se poate realiza fie în cazane sau în vane cu pereți dubli, la temperatura de 63…65°C, timp de 30 minute, fie în instalațiile de pasteurizare cu plăci la temperatura de 71—73°C, timp de 20—30 s.

Pregătirea laptelui pentru coagulare : După pasteurizare,

laptele se răcește la temperatura de 23—28°C. Temperatura de coagulare se alege între aceste limite, în funcție de sortimentul care se fabrică, de anotimp, de temperatura localului, precum și de utilajele în care se face prelucrarea laptelui, adică de posibilitățile de menținere a temperaturii în timpul procesului de maturare și coagulare a laptelui. In laptele pasteurizat și răcit’ la temperatura de coagulare, se adaugă maiaua de bacterii Iactice acidifiante și aromatizante (Streptococcus lactis, Streptococcus diacetilactis) în proporție de 0,5—1,5% și clorură de calciu 10—15 g la 100 1 lapte.

Datorită temperaturii joase și duratei lungi de coagulare-pre1 lucrare, pericolul de infectare cu microorganisme nedorite din mediul înconjurător crește. De aceea, pentru a asigura rolul predominant bacteriilor Iactice și a opri dezvoltarea microflorei nedorite, rămasă în urma pasteurizării, se recomandă adăugarea unei părți din maia, circa 1/3 din cantitatea totală, la introducerea laptelui în vana de închegare. In timpul maturării laptele se amestecă odată sau de două ori, în vederea stimulării activității acidifiante și aromatizante a maialei și prevenirea separării grăsimii la suprafață.

Coagulare : Maturarea laptelui durează 1—2 ore, cînd aciditatea crește cu 3—4°T, după care se adaugă soluția de enzimă coagulantă îr} .cantitatea necesară realizării unei coagulări în timp de 16—- 18 ore (durata lungă .de închegare). Enzima coagulantă are rolul de a desăvîrși precipitarea proteinelor, care are loc în paralel sub acțiunea acidifiantă a maialei. Coagularea laptelui se realizează în mod obișnuit în vane cu pereți dubli, cu sau fără dispozitive de prelucrare mecanizată a coagului, de capacități valabile (1000…5000 1 lapte) sau, în cazul prelucrării unei cantități mici de lapte, în cazane.

După introducerea soluției de enzimă coagulantă, se amestecă întreaga masă de lapte cel puțin 5 minute, lent și continuu, circular și de jos în sus. Apoi se acoperă vana sau cazanul cu sedilă sau