biochimie

MICROBIOLOGIA PRODUSELOR ALIMENTARE SUPORT CURS ANUL II (IPA, CEPA, IMAPA) - SEMESTRUL II -

20102011

VIII. DEFINIREA si CLASIFICAREA FERMENTAtIEI 8.2. FERMENTAtIA LACTICĂ FermentaĠia lactică stă la baza biotehnologiei de prelucrare a laptelui, de obĠinere a produselor lactate acide, la fabricarea brânzeturilor, în industria panificaĠiei, la conservarea prin cenoanabioză (murare) a legumelor. Această fermentaĠie este un proces anaerob prin care zaharurile fermentescibile sunt metabolizate sub acĠiunea echipamentului enzimatic al microorganismelor în acid lactic, ca produs principal, úi ca produse secundare: acid acetic, alcool etilic, CO2 úi diacetil, acetoină (compuúi de aromă). Bacteriile lactice, reprezentate de cocii lactici úi lactobacili (vezi cap. III, pag 67-71) sunt considerate agenĠi tipici ai fermentaĠiei lactice, întâlnindu-se randamente superioare de conversie a glucidelor în acid lactic úi la mucegaiuri. 8.2.1. CARACTERE MORFOFIZIOLOGICE GENERALE ALE BACTERIILOR LACTICE

Bacteriile lactice sunt răspândite în diferite biotopuri: aparatul foliar al plantelor, microbiota intestinală (în primii ani din viaĠă când în alimentaĠie predomină laptele), în cavitatea bucală, microbiota pielii. Dintre sursele alimentare permanent asociate cu bacteriile lactice, amintim laptele (în care bacteriile lactice prezente pe canalele galactofore sunt antrenate la mulgere) úi legumele (varza, castraveĠii).

2

Caractere morfologice Bacteriile lactice se prezintă sub diferite forme: principalele forme sunt derivate de la forma de coc úi se pot prezenta sub formă de streptococi (Lactococcus, Streptococcus), de diplococi (Leuconostoc), de tetrade (Pediococcus); numeroase alte bacterii lactice se prezintă sub formă cilindrică, de bastonaúe cu dimensiuni variabile, izolate sau în lanĠuri lungi, incluse în genul Lactobacillus. Caractere fiziologice Bacteriile lactice se înmulĠesc în medii cu compoziĠie chimică complexă, fiind pretenĠioase din punct de vedere nutritiv. Ca surse de carbon úi energie bacteriile lactice folosesc: pentoze (riboza, xiloza, arabinoza), hexoze (glucoza, galactoza) úi diglucide (lactoză, maltoză, zaharoză). Dintre acizii folosiĠi în acelaúi scop, acidul malic poate fi transformat în acid lactic, iar acidul citric în acetoină úi diacetil. Sursele de azot sunt reprezentate de aminoacizi, peptide úi amide. Enzimele proteolitice intracelulare ale bacteriilor lactice pot avea un rol pozitiv la maturarea brânzeturilor, după eliberarea lor din celulele autolizate. Bacterile lactice, în general, necesită prezenĠa în mediu a unor factori de creútere: vitaminele B2, B6, acidul pantotenic, biotina acidul paraaminobenzoic, acidul folic, acidul pantotenic. Bacteriile lactice sunt acidotolerante: valorile minime de pH la care are loc creúterea sunt de 4,3 - 4,8 pentru lactococi úi 3,8 - 4,4 pentru lactobacili, cu valori optime în domeniul de pH = 4-6.

3

În raport cu oxigenul din aer, bacteriile lactice sunt anaerobe sau facultativ anaerobe. Prin creútere în medii lichide (bere, vin, sucuri) dau o tulburare persistentă úi acrire, iar prin dezvoltarea în lapte produc coagularea acidă a cazeinei. Bacteriile lactice sunt adaptate să crească într-un domeniu larg de temperaturi (0-55°C) cu valori optime în domeniu mezofil (20 - 35°C) sau termofil (35 - 45°C). Sunt bacterii nesporulate úi pot fi inactivate pe cale termică la temperaturi mai mari de 65°C (în 30 de minute) sau la 72 - 74 în 15-20 de secunde (pasteurizarea laptelui). 8.2.2. ASPECTE PRACTICE ALE FERMENTAğIEI LACTICE

FermentaĠia lactică este folosită în industria laptelui la obĠinerea produselor lactate acide (lapte acru, sana, chefir, lapte acidofil, iaurt, smântână fermentată), a untului úi la fabricarea brânzeturilor. Pentru conservarea prin murare a produselor vegetale (varză, tomate, castraveĠi, măsline, însilozarea furajelor verzi) sunt folosite bacteriile lactice din microbiota epifită a plantelor, cu formare de acid lactic ca produs principal. FermentaĠia lactică intervine spontan la fermentarea boabelor de cacao úi cafea cu rol pozitiv în obĠinerea unor produse de calitate. De asemenea, în industria panificaĠiei, bacteriile Iactice din microbiota făinii sau a culturilor selecĠionate contribuie, alături de cea a drojdiei de panificaĠie, la formarea aromei úi la creúterea în volum a pâinii. Activitatea excesivă a bacteriilor lactice poate conduce la deprecierea calităĠii úi Ia alterarea unor produse (acrirea berii, borúirea vinului) sau pierderi de zaharoză la difuzie, în industria zahărului.

4

8.3. FERMENTAğIA PROPIONICĂ FermentaĠia propionică este un proces anaerob prin care acidul lactic, sub acĠiunea enzimelor bacteriilor propionice, este transformat în: acid propionic, acid acetic úi CO2. În afara bacteriilor propionice, formarea prin catabolism a acidului propionic este întâlnită la bacterii anaerobe din genul Clostridium (propionicum) úi Veillonella. Bacteriile propionice sunt răspândite în natură în tractul digestiv al animalelor, în lapte úi brânzeturi, din care pot fi izolate. 8.3.1. CARACTERE MORFOFIZIOLOGICE ALE BACTERIILOR PROPIONICE

Bacteriile propionice se prezintă sub formă de bastonaúe subĠiri úi scurte, cu capetele rotunjite úi dimensiuni (2-4)x(0,5)ȝm. Sunt bacterii imobile, Gram-pozitive, anaerobe sau microaerotolerante, obĠinându-úi energia necesară proceselor vitale pe cale fermentativă. Bacteriile propionice sunt mezofile (To = 30°C; Tm = 3-7°C) úi prin pasteurizarea laptelui sunt inactivate. Se dezvoltă optim în medii cu pH = 6,5-7, creúterea fiind oprită la pH = 5. Ca sursă de carbon úi energie bacteriile propionice preferă lactaĠii cu acid lactic L+, citraĠii, malatul, glicerolul, glucide ca: lactoza, maltoza, galactoza, glucoza. Ca surse de azot pot folosi: peptone, peptide, aminoacizi, esenĠiali pentru creútere.

5

Bacteriile propionice necesită prezenĠa unor factori de creútere dintre care biotina úi acidul pantotenic sunt esenĠiali pentru producerea vitaminei B12. PrezenĠa clorurii de sodiu în concentraĠii mai mari de 3% încetineúte viteza de creútere a bacteriilor propionice. Tabelul 8.3

6

8.3.2. ASPECTE PRACTICE ALE FERMENTAğIEI PROPIONICE

FermentaĠia propionică dirijată este folosită la fabricarea brânzeturilor (Schweitzer, Ementhal), cu rol pozitiv în formarea ochiurilor, (alveole realitate prin difuzia lentă a CO2, rezultat din fermentaĠie sau prin decarboxilarea aminoacizilor), în formarea gustului specific úi creúterea valorii alimentare, ca urmare a formării de către bacteriile propionice a vitaminei B12. În industria panificaĠiei, fermentaĠia propionică produsă de bacterii propionice adaptate la aluat, conduce la formarea suplimentară a CO2 cu rol în creúterea volumului úi a acidului propionic cu efect fungistatic ce previne mucegăirea pâinii la păstrare. 8.4. FERMENTAğIA BUTIRICĂ FermentaĠia butirică reprezintă un proces anaerob prin care diversele surse de carbon sunt metabolizate sub acĠiunea bacteriilor butirice în produúi principali ai fermentaĠiei: acid butiric úi gaze (CO2 úi H2). În funcĠie de specie úi condiĠii de fermentare, se mai pot forma pe căi deviate alĠi produúi: butanol, propanol, etanol, acetonă.

7

8.4.1.

CARACTERE MORFOFIZIOLOGICE ùI TAXONOMICE ALE BACTERIILOR BUTIRICE

Bacteriile butirice sunt răspândite în sol prin materii de dejecĠie unde rezistă mult timp. Se prezintă sub formă de bastonaúe drepte, singulare, mobile, sporulate, producând un endospor care deformează celula bacteriană. Sunt bacterii Gram-pozitive úi cresc numai în condiĠii anaerobe, dar unele specii pot fi aerotolerante (Clostridium acetobutylicum). Pentru creútere, necesită temperaturi în domeniul mezofil sau termofil. Formele vegetative sunt inactivate la temperaturi de pasteurizare; endosporii sunt rezistenĠi, fiind necesare regimuri de sterilizare (121°C/4-10 minute, în mediu cu vapori de apă). În raport cu pH-ul bacteriile butirice necesită un pH apropiat de neutru úi creúterea este oprită la valori de pH=4. Unele specii ale genului sunt patogene/toxicogene ca de exemplu Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Clostridium tetanomorphum. Clostridium botulinum produce úapte neurotoxine imunologic diferenĠiate, cu acĠiune paralizantă.

8

8.4.2. ASPECTE PRACTICE ALE FERMENTAğIEI BUTIRICE FermentaĠia butirică este folosită industrial la fabricarea acidului butiric. În acest scop, se folosesc plămezi amidonoase zaharificate cu enzime din malĠ, se face inocularea cu Clostridium butyricum úi fermentarea are loc anaerob. În industria alimentară, bacteriile butirice influenĠează negativ calitatea produselor alimentare, la fabricarea brânzeturilor (contaminate cu bacterii butirice) putându-se produce efectul de “balonare târzie”, caracterizat prin deformare, rupturi în pastă úi miros dezagreabil de acid butiric. Bacterii ale genului Clostridium pot fi agenĠi de alterare a conservelor, alterare caracterizată prin bombaj úi pierderea valorii alimentare. Din punct de vedere fiziologic, speciile genului Clostridium, familia Bacillaceae, se diferenĠiază prin diversitatea substraturilor folosite pe cale fermentativă úi a produúilor de catabolism (tab. 8.4).

9

Tabelul 8.4

10

PROCESE METABOLICE AEROBE (FERMENTAğII OXIDATIVE) 8.5. FERMENTAğIA ACETICĂ FermentaĠia acetică este un proces aerob prin care substratul (alcoolul etilic sau zaharurile) este oxidat în prezenĠa oxigenului din aer, sub acĠiunea echipamentului enzimatic al bacteriilor, în acid acetic ca produs principal al fermentaĠiei. 8.5.1. CARACTERE MORFOLOGICE ùI FIZIOLOGICE ALE BACTERIILOR ACETICE

Bacteriile acetice sunt bacterii strict aerobe sub formă de bastonaúe, Gram-negative, grupate în perechi sau lanĠuri, cu dimensiuni variabile (0,5-0,8) (0,9-0,4)ȝm. Pot fi imobile sau mobile, cu cili polari sau peritrichi. Bacteriile acetice sunt mezofile (To = 30°C), produc fermentaĠia acetică într-un domeniu larg de temperaturi (0-35°C) úi au o termorezistenĠă redusă în mediul lichid cu pH acid, inactivarea lor are loc la 60°C/minut, în timp ce bacteriile reĠinute pe suporturi solide (doage de lemn) sunt inactivate la temperaturi m ai ridicate (100°C). Bacteriile acetice sunt tolerante la acid úi concentraĠii de până la 2° acetice le activează creúterea celulară. Acidul acetic inhibă propria sa oxidare la concentraĠii mai mari de 8° acetice, la pH=3. Valoarea optimă de pH pentru creútere este 5,5 úi pH-ul limită 2,5.

11

Au un echipament enzimatic complex în care sunt prezente dehidrogenaze foarte active, localizate în sisteme membranare cuplate cu lanĠul citocromic, enzime ale ciclului Krebs, care le permite oxidarea a cca. 80 de compuúi (alcooli, glucide, acizi organici). Din sursele de carbon utilizate preferenĠial, alcoolul etilic este oxidat la acid acetic, iar glucoza la acid gluconic, acid 5-cetogluconic. Ca surse de azot folosesc săruri de amoniu, aminoacizi úi peptide, putându-se dezvolta în medii minerale numai dacă se adaugă extract de drojdie. Bacteriile acetice sunt răspândite în natură pe produse vegetale (fructe, frunze, flori) úi transportul lor este favorizat de insecte úi nematode. 8.5.2. IMPORTANğA PRACTICĂ A FERMENTAğIEI ACETICE

În prezent, acidul acetic pur se obĠine prin fermentarea diferitelor materii prime: soluĠii alcoolice, vin, cidru, malĠ, bere, orez. În cazul materiilor amidonoase, se face în prima etapă zaharificarea, apoi fermentaĠia alcoolică cu drojdii úi în final are loc acidifierea cu bacterii acetice selecĠionate. După obĠinere, oĠetul îúi îmbunăWăĠHúte calităĠile senzoriale ca urmare a reacĠiilor de esterificare úi formare a compuúilor de aromă. FermentaĠia acetică spontană, întâlnită la fermentarea boabelor de cacao, are un rol pozitiv în formarea compuúilor de aromă úi obĠinerea unor boabe de calitate superioară. ImportanĠă practică are úi oxidarea sorbitolului úi formarea de L-sorboză – materie primă pentru sinteza acidului L-ascorbic (vit. C). FermentaĠia acetică poate fi nedorită în cazul vinului úi berii, ducând la deprecierea calităĠii lor.

12

8.6. FERMENTAğIA GLUCONICĂ FermentaĠa gluconică este un proces oxidativ simplu prin care glucoza, în prezenĠa oxigenului din aer úi a sistemului enzimatic al microorganismelor selecĠionate, este transformată în acid gluconic ca produs principal. AgenĠii tipici ai fermentaĠiei gluconice sunt bacteriile din genurile: Gluconobacter (Acetomonas), Moraxella úi mucegaiuri din genul Aspergillus (niger, phoenicis, wenti) úi ale genului Penicillium (chrysogenum, luteum). 8.6.2. IMPORTANğA PRACTICĂ A FERMENTAğIEI GLUCONICE

Acidul gluconic se obĠinea pe cale fermentativă prin culturi de suprafaĠă, folosind ca substrat melasa diluată (10-20 % zaharoză), repartizată în tăvi cu suprafaĠă mare. Procedeul era lent úi în ultimii ani a fost înlocuit cu metode submerse cu aerare, în bioreactoare în care procesul este accelerat úi randamentul de conversie al glucozei la acid gluconic este superior. Biomasa rezultată în perioada fermentării poate fi valorificată pentru recuperarea glucozoxidazei intracelulare.

13

Dintre multiplele aplicaĠii ale acidului gluconic, mai importante sunt următoarele: - la obĠinerea prafului de copt; - gluconolactona, produs intermediar al fermentaĠiei, este folosită în industria preparatelor de carne, deoarece împiedică activitatea bacteriilor de putrefacĠie úi menĠine culoarea roúie naturală a compoziĠiei salamurilor (tip Trivoli). - acidul 2 ceto-gluconic este folosit la obĠinerea acidului D-araboascorbic, substanĠă cu efect antioxidant folosit la prevenirea râncezirii alimentelor cu conĠinut ridicat în lipide. 8.7. FERMENTAğIA CITRICĂ FermentaĠia citrică este un proces oxidativ complex prin care substratul glucidic (zaharoza) este metabolizat la compuúi intermediari de oxidare, cu acumulare în mediu a acidului citric ca produs principal. AgenĠii tipici ai fermentaĠiei citrice sunt tulpini selecĠionate ale speciei Aspergillus niger care produc activ citrat-sintetază. Acidul citric se poate obĠine cu un bun randament úi prin cultivarea drojdiilor cu specia Candida oleophilla, pe medii cu parafine.

14

8.7.2. IMPORTANğA FERMENTAğIEI CITRICE

Acidul citric este principalul acid folosit în industria alimentară, pentru fabricarea băuturilor răcoritoare, a produselor zaharoase. Este folosit în calitate de conservant al culorii produselor păstrate în stare congelată, are proprietăĠi antioxidante úi rol de anticoagulant al sângelui. În industria farmaceutică intră în componenĠa pulberilor efervescente. Acidul citric, sub formă cristalizată, prin încălzire la 170° C se transformă în acid itaconic utilizat la fabricarea răúinilor schimbătoare de ioni. 8.8. FERMENTAğII OXIDATIVE DIVERSE Prin fermentaĠii oxidative (aerobe) se mai pot obĠine úi alĠi acizi, de exemplu: acidul fumaric cu culturi din genurile Aspergillus, Penicillium, important pentru obĠinerea aldehidei maleice folosită la fabricarea răúinilor sintetice. Acidul cojic, obĠinut cu Aspergillus orizae, este folosit ca reactiv în chimia analitică úi pentru unele insecticide, iar acidul ustilagic, obĠinut cu culturi de micromicete ale genului Ustilago este folosit în industria parfumurilor.

15

IX. DEGRADAREA MICROBIOLOGICĂ A COMPUùILOR ORGANICI MACROMOLECULARI Metabolizarea compuúilor organici macromoleculari Ia nivelul celulei microbiene constă în descompunerea amidonului,glicogenului, celulozei, hemicelulozei, substanĠelor pectice, chitinei, descompunerea lipidelor, degradarea acizilor nucleici, úi transformarea protidelor. 9.1 DEGRADAREA POLIZAHARIDELOR Dintre compuúii macromoleculari constituenĠi ai biomasei vegetale în natură, cantitatea cea mai mare este reprezentată de polioze: amidon, celuloză úi hemiceluloză. În biotehnologii, amidonul reprezintă sursa cea mai valorificată, ca atare sau după hidroliza care conduce la molecule simple (glucoză, maltoză), ce pot fi transportate prin membrana celulară. Dintre enzimele microbiene care hidrolizează amidonul fac parte Į-amilaza, ȕ-amilaza úi glucoamilaza, enzime extracelulare elaborate de bacterii, mucegaiuri úi drojdii.

16

Tabelul IX.1 Microorganisme care pot degrada amidonul Tip de microorganism Bacterii

Mucegaiuri

Drojdii

Microorganisme producătoare Microorganisme producătoare de Microorganisme producătoare de Į-amilaze

ȕ-amilaze

Bacillus subtilis, Bacillus

Bacillus cereus, Bacillus

licheniformis, Bacillus macerans, Bacillus stearothermophillus

megaterium, Bacillus polymixa

de glucoamilaze

Aspergillus (niger, oryzae),

Aspergillius (awamori, usami,

Mucor, Rhizopus

niger), Mucor, Rhizopus delemar

Saccharomycopsis (bispora, fibuligera), Schwanniomyces, Trichosporum

17

Hidroliza enzimatică a amidonului cu enzime vegetale (din malĠ) sau enzime microbiene, cu formare de glucide fermentescibile este un proces cu mare importanĠă practică în biotehnologia spirtului, a berii, a panificaĠiei sau pentru obĠinerea siropurilor dulci a dextrinelor, a maltozei, a glucozei cristalizate. Celuloza úi hemiceluloza se formează prin fotosinteză, celuloza reprezintând 40% din toată substanĠa organică formată. Microorganismele care produc enzime celulozolitice extracelulare (endoglucanaze, exoglucanaze, celobiază) folosesc celuloza ca sursă de carbon úi energie. Hidroliza enzimatică a celulozei are loc schematic astfel:

Produúii intermediari de hidroliză sunt metabolizaĠi diferenĠiat microorganismelor úi de prezenĠa sau absenĠa oxigenului din aer.

18

în

funcĠie

de

natura

Tabelul IX.2 ModalităĠi úi caracteristici ale procesului de degradare a celulozei Degradarea

Caracteristici

Bacterii

Mucegaiuri

Degradare

Se formează celobioză sau glucoză úi

Cellulomonas, Cellvibrio,

Trichoderma viridae,

aerobă

hidroxiacizi, iar prin oxidare se eliberează CO2 úi H2O

Cellfacicula

Aspergillus niger

celulozei

Degradare anaerobă

Are loc în nămolul mediilor acvatice, în Bacterium cellulosae (ssp. profunzimea solului umedd, în rumenul disolvens, hidrogenicus), animalelor ierbivore úi se formează acid Clostridium thermocellus acetic, acid butiric, acid propionic úi gaze: CO2, H2, CH4.

9.2. DEGRADAREA SUBSTANğELOR PECTICE Mucegaiurile úi bacteriile sunt adaptate úi pot să producă enzime pectolitice, care transformă protopectină insolubilă în pectină solubilă sub acĠiunea protopectinazei. Degradarea are loc cu eliberare de CO2. Drojdiile au activitate pectolitică redusă. Bacteriile cu activitate pectolitică aparĠin genurilor: Erwinia, Xanthomonas, Bacillus, Clostridium, iar dintre mucegaiuri (care produc degradarea substanĠelor pectice în condiĠii de aerobioză), amintim speciile: Aspergillus niger, Penicillium expansum, Botrytis cinereae, folosite, în industria sucurilor de fructe, pentru obĠinerea de endo- úi exopoligalacturonaze.

19

9.3. DEGRADAREA CHITINEI Chitina - poliglucid cu azot - prezent mai ales în aripile insectelor, la viermi, moluúte úi în structura pereĠilor celulari ai fungilor, poate fi degradată sub acĠiunea chitinazei produsă de Pseudomonas chitinovorans.

9.4. DESCOMPUNEREA LIPIDELOR Lipazele, (enzime care hidrolizează lipidele), sunt sintetizate de numeroase microorganisme cum ar fi mucegaiuri din genurile: Rhizopus, Mucor, Aspergillus, Fusarium, Penicilium, Geotrichum úi drojdii din genul Candida. În industria alimentară, microorganismele care degradează lipidele au o influenĠă negativă asupra alimentelor, deoarece prin activitatea lor lipolitică catalizează procesul de râncezire. Activitatea lipazică a unor preparate enzimatice obĠinute cu mucegaiuri selecĠionate poate fi dirijată în direcĠia fabricării unor brânzeturi cu aromă îmbunăWăĠită sau pentru îmbunăWăĠirea digestiei în terapeutică, împreună cu lipaza pancreatică.

20

9.5. DEGRADAREA ACIZILOR NUCLEICI Acizii nucleici conĠinuĠi în toate celulele eucariote, procariote úi în viruúi pot fi degradaĠi de către microorganisme din genurile Bacillus, Staphilococcus, Clostridium, care pot sintetiza ribo- úi dezoxiribonucleaze. 9.6. TRANSFORMAREA PROTIDELOR Degradarea protidelor de origine animală se numeúte putrefacĠie, iar a celor de origine vegetală, putrezire. Drojdiile nu pot folosi protidele în procesul de nutriĠie deoarece ele conĠin proteaze intracelulare, care se pot elibera din celule numai prin dezintegrarea înveliúurilor celulare sau după autoliza celulelor. Când fermentaĠia alcoolică este finalizată, enzimele celulelor de drojdie sunt inactivate, iar celulele moarte sunt separate de vinul fermentat. Aceste celule, în contact cu vinul, i-ar imprima o rezistenĠă scăzută la păstrare, un gust úi miros neplăcut.

21

Fig. IX.1. Schema generală de degradare a protidelor

22

9.6.1. AGENğI TIPICI DE DEGRADARE A PROTIDELOR PutrefacĠia este produsă de bacterii aerobe, facultativ anaerobe úi strict anaerobe, care se dezvoltă optim pe produse cu pH neutru úi activitatea lor este inhibată la pH = 4. Procesul este iniĠiat de către bacteriile aerobe, care se pot dezvolta în mediu cu pH acid úi care pregătesc condiĠiile pentru bacteriile anaerobe prin consum de oxigen úi formarea de produúi de hidroliză: peptide úi aminoacizi. Pentru evidenĠierea bacteriilor de putrefacĠie în alimente, după omogenizarea úi antrenarea microbiotei în ser fiziologic steril, acesta se inoculează în eprubete cu apă peptonată 1% úi după 24 ore de activitate se vor pune în evidenĠă produúii finali ai proteolizei (amoniac, hidrogen sulfurat, indol). Degradarea protidelor sub acĠiunea enzimelor microbiene are o deosebită importanĠă atât în natură, deoarece asigură circuitul natural al azotului, cât úi în industria alimentară. În industria brânzeturilor úi în cea a preparatelor din carne hidroliza protidelor este limitată la formarea de aminoacizi, procesul fiind cunoscut sub numele de maturare. Pentru prevenirea degradării avansate a protidelor, în industria alimentară se urmăreúte crearea úi menĠinerea unui pH acid, sau se folosesc alte procedee prin care se inhibă dezvoltarea bacteriilor de putrefacĠie: uscare, afumare, tratament termic.

23

Tabelul IX.2

24

X. MICROBIOLOGIA GENERALĂ A PRODUSELOR ALIMENTARE Produsele alimentare conĠin, în mod constant úi în număr variabil, diferite microorganisme. Alimentul devine produs unic, care se integrează, din punct de vedere metabolic, direct în organism, condiĠionând săQătatea acestuia. Valoarea alimentară a unui produs este dată de valoarea nutritivă, senzorială úi de gradul de inocuitate, respectiv de absenĠa din alimente a microorganismelor patogene, a substanĠelor toxice microbiene úi a organismelor care produc infestarea. 10.1. SURSE NATURALE DE MICROORGANISME 10.1.1. MICROBIOTA SOLULUI, APEI ùI AERULUI

În componenĠa solului se găsesc bacterii patogene, transmisibile la om úi animale úi microorganisme fitopatogene – agenĠi de îmbolnăvire ai plantelor. Prin intermediul aerului, ai factorilor biologici, microorganismele din sol sunt antrenate în aer unde au o existenĠă temporară úi, prin sedimentare, contaminează úi produsele alimentare. Microorganismele contaminante ale apelor pot proveni din sol, din dejecĠiile animalelor úi păVărilor sau sunt transmise prin aer. În apă pot supravieĠui un timp îndelungat úi epidemiile datorate microorganismelor patogene de origine intestinală ca: febra tifoidă, holeră, leptospiroză, poliomelită, hepatită epidemică, sunt adesea de origine hidrică.

25

3

Sunt considerate ape potabile cele care au până la 20 bacterii/cm , din care bacteriile coliforme nu 3

3

trebuie să depăúească 3/dm . La fântâni se admit, excepĠional, 300 bacterii/cm úi mai puĠin de 100 3 Escherichia coli/dm . Prin intermediul aerului, de la indivizi bolnavi se pot transmite virusuri úi bacterii patogene expulzate prin strănut, tuse úi vorbire împreună cu picături de salivă úi secreĠii nazale. Pe lângă virusuri úi bacterii patogene, aerul poate să conĠină úi spori de mucegaiuri, care pot genera stări alergice. În industria alimentară se consideră că aerul corespunde din punct de vedere microbiologic, dacă 3

3

numărul microorganismelor, determinat prin metoda depunerii, nu depăúHúte 10 /m .

10.1.2. SURSE BIOLOGICE

Se consideră că în industria alimentară practic este imposibilă evitarea contactului uman direct sau indirect cu alimentul. Din microbiota intestinală fac parte numeroase specii de mucegaiuri, drojdii, protozoare, bacteriofagi, enterovirusuri úi mai ales bacterii. În microbiota normală a pielii există specii rezidente aparĠinând genurilor Staphylococcus, Propionibacterium úi Escherichia. Specia frecvent întâlnită este Staphylococcus aureus care este prezentă la purtători în cavitatea nazală. În cazul nerespectării condiĠiilor de igienă, la manipularea alimentelor, acestea sunt contaminate cu microorganisme.

26

10.2. MICROBIOTA SPECIFICĂ A ALIMENTELOR Microbiota specifică constă în microorganisme cultivate denumite úi “culturi starter” introduse dirijat în produs, în scopul obĠinerii unor transformări dorite. Microorganismele necesare în fermentaĠia alimentelor pot fi adăugate sub formă de monoculturi sau sub formă de culturi mixte. La murarea verzei, a măslinelor, la fermentarea boabelor de cafea, cacao, materia primă conĠine o cantitate suficientă de microorganisme dorite úi, în aceste condiĠii, nu este necesară sau avantajoasă adăugarea de culturi pure. În schimb, folosirea culturilor starter pentru desfăúurarea unei fermentaĠii controlate se practică în multe biotehnologii alimentare: fabricarea produselor lactate acide, a brânzeturilor, untului, pâinii, berii, spirtului úi băuturilor alcoolice, oĠetului. 10.3. MICROBIOTA NESPECIFICĂ Microbiota nespecifică constă în microorganisme care ajung în organe úi Ġesuturi ale organismelor vii, în cazul îmbolnăvirii sau distrugerii funcĠiilor de barieră, în condiĠii de traume, înfometare. Când nu se păstrează condiĠiile sanitare în procesul tehnologic, este posibilă o contaminare secundară cu microorganisme din surse naturale (sol, ape, aer, om, animale, insecte). Microbiota nespecifică poate fi reprezentată de microorganisme organotrofe úi microorganisme patogene.

27

10.3.1. MICROORGANISME DE ALTERARE

Microorganismele de alterare sunt bacterii, drojdii úi mucegaiuri care produc modificări nedorite ale calităĠilor senzoriale úi nutritive ale alimentului. Tabelul X.1 Caracteristici úi specii semnificative de microorganisme de alterare Microorganisme

Caracteristici

Specii semnificative

de alterare Psihrotrofe Termodurice Lipolitice

Proteolitice

Cresc relativ rapid la temperaturi de refrigerare úi în număr mare conduc la defecte fizice ale alimentelor: carne, lapte. SurpavieĠuiesc tratamentelor termice, prezintă interes în industria laptelui deoarece pot supravieĠui pasteurizării. Produc degradarea lipidelor din unt, smântână, margarină, deoarece au activitate lipazică.

Pseudomonas, Psychrobacter Achromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes Micrococcus, Enterococcus Lactobacillus, Bacillus, Clostridium

Bacterii: Pseudomonas Staphylococcus Mucegaiuri: Rhizopus, Aspergillus, Penicillium Drojdii: Candida, Rhodothorula, Hansenula Produc hidroliza protidelor cu acumulare de Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, substanĠe toxice úi modificări de gust úi miros. Proteus, Enterococcus fecalis, Histamina (făUă gust úi miros), produsă de unele Achromobacter histaminicus microorganisme, determină îmbolnăvirea consumatorilor. Bacteriile din genul Proteus formează nitrozamine cu efect cancerigen.

28

Tabelul X.2 Caracteristici úi specii semnificative de microorganisme de alterare Caracteristici Specii semnificative Microorganisme de alterare Halofile Necesită pentru creútere cantităĠi mici de sare, suntStaphylococcus aureus, Clostridium implicate în alterarea alimentelor sărate úi pot perfringens, Pseudomonas, Moraxella produce pigmenĠi roúii. Acinetobacter, Flavobacterium Halobacterium, Halococcus Debaryomyces (drojdii) Osmofile Pot creúte în solXĠii concentrate de zahăr, cauzândZygosaccharomyces (drojdii) alterări ale mierii, gemurilor, siropurilor, sucurilor concentrate de fructe. Pectinolitice Degradează substanĠele pectice din fructe úi Achromobacter, Aeromonas, Arthrobacter, legume, reduc capacitatea de gelificare sau Bacilus, Enterobacter, Erwinia cauzează înmuierea fructelor la depozitare. Acidogene Produc prin fermentare acizi. Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Bacillus, Clostridium, Acetobacter

29

Tabelul X.3 Caracteristici úi specii reprezentative de bacterii sporogene de alterare a conservelor Bacterii sporogene Caracteristici de alterare a conservelor Aerobi mezofili Cresc la 35ºC, dau alterarea plat acidă a conservelor cu pH > 4,6. Endosporii au o termorezistenĠă moderată Anaerobi mezofili Pot degrada protide, peptide, aminoacizi la t = 10-50ºC, cresc în conserve cu aciditate redusă (pH=6-7) Bacterii acidogene AgenĠi de acrire ai conservelor, fară bombaj Facultativ aerobe termofile

Specii reprezentative Bacillus Clostridium (sporogenes, bifermentans, putrefaciens, histolyticum) Bacillus coagulans

Se dezvoltă în alimente conservate cu aciditate Bacillus stearothermophillus mică, conduc la acrire úi formează cantităĠi mici de gaze

30

10.3.2. MICROORGANISME - AGENğI AI INTOXICAğIILOR ALIMENTARE

Îmbolnăvirea este cauzată prin consum de alimente în sau pe care s-au dezvoltat microorganisme cu metabolism cu efect toxic. Mucegaiuri toxicogene IntoxicaĠiile produse de mucegaiurile toxicogene se numesc micotoxicoze úi din cauza perioadei de incubare prelungite, este dificilă asocierea îmbolnăvirii cu alimentul incriminat. Omul úi animalele pot Vă sufere intoxicaĠii prin consum de alimente mucegăite, care se manifestă prin îmbolnăviri ale diferitelor organe (ficat, rinichi). Nu se cunosc metode eficiente pentru eliminarea totală a micotoxinelor din alimente úi se urmăreúte prevenirea dezvoltării mucegaiurilor producătoare de micotoxine. Tabelul X.4 cuprinde specii reprezentative de mucegaiuri toxicogene, micotoxinele elaborate úi efectele acestora asupra organismului animal úi uman, în cazul ingerării de nutreĠuri sau alimente mucegăite.

31

1

Bacterii toxicogene Clostridium botulinum produce în alimente 8 toxine de natură proteică diferenĠiate din punct de vedere imunologic, care conduc la afecĠiunea numită botulism cu sindrom neuroparalitic cu efect letal. IntoxicaĠia se produce mai ales prin consum de peúte úi conserve de peúte, conserve vegetale insuficient sterilizate. Carnea úi alte alimente bogate în proteine, vegetalele cu aciditate scăzută pe care s-a dezvoltat CI. botulinum capăWă un miros alterat sau se formează gaze prin procese de fermentaĠie, aspect care nu poate fi însă sesizat în alimente cu aciditate mai ridicată sau cu un conĠinut redus în proteine. Producerea toxinelor este oprită în alimente cu pH 35°C

Lactobacili

3. Faza dezvoltării bacteriilor lactice (acidifiante). În această fază, se dezvoltă streptococii care produc acid lactic până când pH-ul scade la valoarea 4,5, când activitatea lor este inhibată úi încep să se dezvolte lactobacilii care sunt mai acidotoleranĠi (pH=3,5). Această fază durează câteva zile (după 4 zile, streptococii sunt neviabili). 4. Faza de dezvoltare a drojdiilor úi mucegaiurilor. Este favorizată de prezenĠa acidului lactic pe care îl folosesc ca sursă de carbon úi energie. Are loc o neutralizare a mediului, pH-ul creúte până la valoarea neutră. 5. Faza de dezvoltare a bacteriilor de putrefacĠie. Datorită pH-ului neutru, bacteriile de putrefacĠie degradează proteinele laptelui úi deteriorează laptele.

6

Defectele laptelui crud Defectul de lapte albastru este datorat contaminării cu bacteriile Cromobacterium cianogenic, Pseudomonas fluorescens. Defectul de lapte roúu se datorează bacteriilor din genul Brevibacterium (prodigiosum, eritrogenes). Defectul de lapte acru, brânzos este datorat bacteriilor lactice úi butirice care se dezvoltă în exces. Defectul de lapte amar apare din cauza bacteriilor producătoare de acid lactobionic úi peptide amare. Defectul de lapte vâscos este cauzat de creúterea consistenĠei laptelui, ca urmare a acĠiunii unor enzime de coagulare. Aceste defecte sunt rar întâlnite deoarece se recomandă reducerea timpului de păstrare a laptelui până la prelucrarea prin pasteurizare. Microflora laptelui pasteurizat este alcătuită din formele sporulate ale genului Bacillus, Clostridium, microbacterii úi enterococi. Din punct de vedere microbiologic sunt admise următoarele valori maxime, valabile pentru laptele 3 3 pasteurizat livrat la sticle: 300 000 celule / cm úi 3 colibacili / cm .

7

11.2. MICROBIOLOGIA LAPTELUI PRAF OperaĠiile de omogenizare úi degresare a laptelui realizează îndepărtarea a 60% din microflora iniĠială a acestuia. Uscarea nu permite, din punct de vedere tehnologic, creúterea temperaturii peste valoarea de 75°C pentru a evita denaturarea proteică. Prin urmare, temperaturile de uscare nu inactivează decât parĠial microflora laptelui. Umiditatea de 5% a laptelui nu permite dezvoltarea microorganismelor, astfel că, în timp, numărul acestora se reduce. Dacă umiditatea laptelui praf creúte până la 11% pot să apară defectele de mucegăire sau aglomerare. Eventualele microorganisme patogene prezente nu sunt inactivate, din această cauză există riscul ca în laptele praf să fie prezente bacterii din genul Salmonella. 3 Pentru laptele praf normele admit 2 000 microorganisme/cm lapte lichid obĠinut după reconstituire la un raport de 1:10 (lapte:apă).

8

11.3. MICROBIOLOGIA PRODUSELOR LACTATE ACIDE Produsele lactate acide se caracterizează prin valoare nutritivă mare, valoare terapeutică, iar compuúii de aromă rezultaĠi pe cale microbiană conferă produselor calitate senzorială. Anumite substanĠe cu efect antibiotic au capacitatea de a inhiba unele microorganisme cu care bacteriile lactice se află în relaĠii de antagonism. Produsele lactate acide, cu concentraĠie mare de bacterii lactice, se administrează concomitent cu antibiotice, pe cale orală, pentru a menĠine un echilibru în microflora intestinală úi pentru a preveni dezvoltarea unor microorganisme rezistente la antibiotice care ar putea conduce la micoze. Unele produse lactate acide, recomandate a se administra în cazul îmbolnăvirilor cu manifestări gastrointestinale, sunt obĠinute cu microorganisme izolate din surse intestinale (bifidobacterii care reprezintă 90 % din microflora intestinală a sugarilor). Culturile selecĠionate destinate obĠinerii de produse lactate acide se obĠin în laboratoare de cercetare specializate, în care se selecĠionează culturi pure cu activitate superioară, destinate producătorilor din această ramură. Culturile pure pot fi livrate în diferite forme: culturi lichide, culturi uscate, concentrate bacteriene, culturi liofilizate, culturi fungice. Culturile pure primite de către intreprinderile de produse lactate trebuie reactivate pentru a se obĠine o cantitate corespunzătoare de maia (cultură de producĠie).

9

Tabelul XI.2 CondiĠii de reactivare a culturilor de bacterii lactice Produs lactat

Culturi selecĠionate

Cantitate

Temperatură, °C

Timp, ore

inocul, %

Aciditate, ºT

Lapte acru

Str. lactis, cremoris, lactis (biovar. diacetylactis)

1-2 1-2

20-23 25-30

17-20 18-24

90-95 86-92

Smântână

Str. cremoris

3-5

24

24

65

fermentată

Str. acetoinicus

Iaurt

Lb. delbrueckii (bulgaricus)

1-2

43-45

3

90-95

2-3

37-40

7-10

120-130

2-3

26-30

12-24

100

Str. salivarus (thermophilus) Lapte acidofil

Lb. acidophillus

Brânză proaspăWă Streptococcus

Microbiologia iaurtului Iaurtul reprezintă produsul obĠinut prin fermentarea laptelui cu o cultură mixtă obĠinută din două specii de bacterii lactice termofile, în raport de 1:1: Streptococcus salivarius spp. thermophillus úi Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus. Între bacteriile lactice, se stabilesc relaĠii de cooperare, fiecare monocultură produce substanĠe care nu sunt iniĠial prezente în lapte úi care influenĠează pozitiv creúterea celeilalte. Rolul streptococilor úi lactobacililor la obĠinerea iaurtului constă în acidifierea laptelui, sinteza de compuúi de aromă, dezvoltarea texturii úi a vâscozităĠii.

10

Microbiologia smântânii fermentate Ca urmare a conĠinutului mare de grăsime, smântână necesită un regim de pasteurizare deosebit, pentru a asigura distrugerea patogenilor, a microorganismelor nedorite, inactivarea enzimelor úi îndepărtarea substanĠelor cu mirosuri neplăcute (malodorante). Pasteurizarea trebuie să se efectueze într-un interval de minim 20-30 min. Produse fermentate cu bifidobacterii Produsele fabricate din lapte cu culturi de bifidobacterii pot fi lichide sau sub formă de pulberi. Bioiaurtul conĠine pe lângă bacteriile specifice iaurtului Lactobacillus acidophillus úi Bifidobacterium bifidum. Produsul are efect benefic suplimentar deoarece ameliorează creúterea bacteriilor care, în mod normal, fac parte din microbiota intestinală. Consumul acestui produs este important în menĠinerea săQăWăĠii intestinale úi ar putea ajuta la protecĠia faĠă de cancer úi boli coronariene. Bifidobacteriile au temperatura optimă de 36-38°C, nu sunt acidotolerante úi nu se înmulĠesc la temperaturi mai mici de 5,5°C.

11

Microbiologia chefirului Chefirul este o băutură lactată acidă în care laptele pasteurizat a fost inoculat cu un amestec de streptobacterii mezofile, asociate cu drojdii din genul Torulopsis, microorganisme care sunt fixate pe aglomeratele de cazeină coagulată sub forma "granulelor de chefir". Pe lângă fermentaĠia lactică, are loc úi o fermentaĠie alcoolică, astfel că în produsul final se vor regăsi 0,1-0,6% alcool etilic. SenzaĠia plăcută la consumarea acestei băuturi lactate este dată úi de CO2 format úi degajat în urma fermentaĠiei alcoolice. Pentru obĠinerea chefirului fermentat se parcurg două faze: prima fază durează 8-12 h la 15-17°C, caracteristică fermentaĠiei lactice, iar a doua fază durează 6-12 h la 14°C úi este caracteristică fermentaĠiei alcoolice. FermentaĠia are loc în recipiente închise, produsul se saturează în alcool, astfel încât la deschidere se produce spumarea. Microbiologia cumâsului Cumâsul se obĠine din lapte de iapă mai bogat în lactoză úi conĠine 2% alcool etilic rezultat prin fermentaĠia lactozei. Culturile selecĠionate sunt: Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus, Lactococcus lactis, Acetobacter aceti úi drojdii din genul Torulopsis úi Kluyveromyces marxianus, care produc fermentaĠia alcoolică úi mici cantităĠi de aldehidă acetică.

12

Microbiologia brânzeturilor proaspete Pentru obĠinerea brânzeturilor proaspete, laptele se pasteurizează la 72°C câteva secunde pentru a nu denatura termic proteinele. Prin pasteurizare, se realizează o scădere a potenĠialului redox la o valoare favorizantă bacteriilor lactice facultativ anaerobe. Defectele de natură microbiană ale produselor lactate acide Produsele lactate acide sunt alimente sigure deoarece Psedomonas, Echerichia coli, Salmonella nu tolerează aciditatea lor. Păstrate mai mult timp sau ca urmare a procesului tehnologic defectuos, produsele lactate acide pot suferi alterări microbiene. Brânza proaspăWă de vaci poate suferi defectul de acrire, când se păstrează la temperaturi ridicate úi gustul amar atunci când predomină bacterii sporulate. Brânzeturile proaspete preparate din lapte în care sunt prezente în număr mare bacterii din genurile: Pseudomonas, Alcaligenes, Proteus, Enterobacter, Acinetobacter formează un coagul mucilaginos. Smântâna poate suferi defectul de mucegăire cu Geotrichum. Când în grăsime rămân bacterii lipolitice, la păstrare se produce râncezirea hidrolitică cu eliberare de acizi graúi, care prin oxidare generează aldehide úi cetone. În smântână trebuie să fie absente bacterii patogene úi se admit 20 bacterii coliforme/g smântână.

13

Produsele lactate acide se obĠin din lapte pasteurizat, au valoare nutritivă úi biologică ridicată, deoarece prin consumul de bacterii lactice omul beneficiază de prezenĠa unor vitamine úi substanĠe cu efect antibiotic ca bulgaricina úi acidofilina. 11.4. MICROBIOLOGIA UNTULUI Untul se obĠine din smântână maturată, cultură de bacterii lactice acidifiante (Streptococcus lactis) úi specii aromatizante (Streptococcus cremoris, Streptococcus acetoinicus). Untul proaspăt conĠine bacterii lactice dispersate în particule mici de plasmă (zară). Dacă s-a produs contaminarea cu bacterii de putrefacĠie apar defecte ale untului cum ar fi gustul de rânced, gustul metalic. AgenĠii de alterare sunt bacterii ale genului Pseudomonas (fluorescens, nigrificans). Mucegăirea untului poate fi internă sau la suprafaĠă úi se poate datora genurilor: Aspergillus, Penicillium, Cladosporium. În cazul untului, se admit drojdii (1000-10000 celule/g), mucegaiuri (1000-2000/g), iar bacteriile coliforme trebue să fie absente la 1 g unt.

14

11.5. MICROBIOLOGIA BRÂNZETURILOR Materia primă folosită în tehnologia brânzeturilor este laptele pasteurizat: 62-65°C/30 min. sau 7275°C/20-30 sec. Prin aceste regimuri se evită denaturarea proteinelor din lapte. Tabelul XI.3 Culturi de bacterii lactice folosite drept culturi de producĠie pentru obĠinerea brânzeturilor Culturi de microorganisme

Tipuri de brânzeturi

Lactococcus lactis, Lactococcus lactis biovar. diacetylactis

Brânză proaspăWă de vaci

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei

Telemea, caú pentru consum

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei, Lactococcus lactis spp. cremoris

Brânzeturi albe în saramură, Brânz. frământate: burduf, Moldova

Lactococcus lactis, Lactobacillus casei,

Brânzeturi opărite (caúcaval)

Streptococcus thermophillus Lactococcus lactis, Lactococcus lactis spp. cremoris,

Brânzeturi semitari: Trapist,

Lactococcus lactis biovar. diacetylactis

Olanda

Streptococcus thermophillus, Lactobacilus delbrueckii spp. bulgaricus,

Brânzeturi tari: úvaiĠer

Lactobacilus delbrueckii spp. lactis, Lactobacillus helveticus, Propionibacterium

(Emmenthal)

Lactococcus lactis, Lactococcus lactis biovar. diacetylactis, Lactococcus lactis

Ceddar

spp. cremoris, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei

15

Pentru obĠinerea brânzeturilor se mai pot folosi mucegaiuri din genul Penicillium, cu speciile P. camemberti, P. roqueforti, P. candidum. Cu ajutorul acestor mucegaiuri se obĠin brânzeturile cu pastă moale. Activitatea proteolitică úi lipolitică a acestor mucegaiuri favorizează o maturare accentuată conferindule un gust specific, plăcut. Mucegaiurile folosite se introduc sub formă de culturi fungice în întreaga masă de brânză sau se face pulverizarea suspensiei de spori la suprafaĠă. Mucegaiurile din genul Penicillium prezintă caractere specifice: - sunt acidotolerante (se dezvoltă úi la 5 % acid lactic); - au activitate proteolitică úi lipolitică avansată, producând compuúi cu aromă specifică; - sunt microaerofile. În afara culturilor starter, în masa de brânză mai pot fi active enzime exogene cu efect coagulant úi acĠiune proteolitică.

16

Defectele brânzeturilor Alterările microbiene ale brânzeturilor se produc în condiĠiile nerespectării parametrilor tehnologici, a condiĠiilor igienice de prelucrare, având ca rezultat modificarea calităĠilor senzoriale úi nutritive ale produselor. Defectul de balonare timpurie se produce în primele zile după formarea brânzei úi se datorează bacteriilor coliforme (Escherichia coli, Enterobacteraerogenes, enterococi fecali úi bacterii de putrefacĠie), provenite din materia primă, în condiĠii necorespunzătoare de pasteurizare. În prima fază, când pH-ul nu este prea acid, aceste bacterii se dezvoltă concomitent cu bacteriile lactice úi transformă lactoza în acid lactic (50%), acid acetic, CO2, H2. Gazele formate sunt reĠinute în masa de coagul conferindu-i aspect poros. FuncĠie de intensitatea activităĠii acestor bacterii, pot avea loc rupturi în masa de brânză, iar gustul devine leúios úi mirosul specific. Degradarea cazeinei poate ajunge până la produúi de putrefacĠie, fiind posibilă chiar formarea de enterotoxine.

17

Defectul de balonare târzie constă în creúterea anormală în volum a păUĠilor cu suprafaĠă mare úi poate să apară după 20-60 de zile de la formare, în urma activităĠii bacteriilor butirice din speciile Clostridium butiricum, Clostridium tirobutiricum. Aceste bacterii nu sunt inactivate la pasteurizare úi Uămân în stare sporulată în masa de cazeină. Dezvoltarea bacteriilor butirice în masa de caú nu este posibilă datorită pH-ului acid, ele fiind activate după formarea lactatului de Ca, deci după neutralizarea acidului lactic. La pH=5-6 are loc germinarea endosporilor, iar în urma fermentaĠiei butirice, lactatul de Ca este transformat în acid butiric, CO2 úi H2. Balonarea este însoĠită de rupturi în masa de brânză, iar mirosul este iute, de brânză stricată. Defectul de balonare târzie este periculos deoarece nu poate fi stopat úi conduce la forme de brânză cu dimensiuni mari, improprii consumului. Gustul amar este produs de bacterii ale genurilor Micrococcus, Mamococcus, Pseudomonas, Bacillus care, în urma hidrolizei avansate a paracazeinatului de Ca, formează peptide amare. Cancerul cojii este produs de bacteriile de putrefacĠie din specia Clostridium sporogenes, anaerobe sporulate, care se dezvoltă sub coajă úi degradează paracazeinatul de Ca, micúorând consistenĠa pastei. Degradarea este însoĠită de modificări de gust úi miros (de putrefacĠie).

18

Mucegăirea superficială are loc datorită speciei Geotrichum candidum, care metabolizează acidul lactic úi lactatul de Ca, cu formare de CO2 úi H2O. Au loc úi modificări ale protidelor úi lipidelor, datorită activităĠii slab proteolitice úi lipolitice ale acestor mucegaiuri. Majoritatea speciilor nu produc toxine úi sunt destul de rezistente la concentraĠii de sare (3-5%). Geotrichum candidum este contaminant frecvent al utilajelor necorespunzător igienizate úi se îndepărtează foarte greu de pe suprafaĠa acestora. Mucegăirea se poate datora úi speciilor genurilor: Penicillium, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Cladosporium. Alterări atipice se pot produce úi în urma dezvoltării drojdiilor din genurile Debaryomices, Candida, specii cu activitate lipolitică care modifică gustul brânzeturilor. Normele microbiologice impun absenĠa bacteriilor din genul Salmonella la 50 g produs, absenĠa bacteriilor butirice úi sulfitoreducătoare la 1 g produs.

19

XII. MICROBIOLOGIA CĂRNII ùI A PREPARATELOR DIN CARNE 12.1. SURSE DE CONTAMINARE Carnea, datorită prezenĠei substanĠelor hidrocarbonate, a compuúilor cu azot uúor asimilabili, a protidelor cu masă moleculară diversificată úi datorită unui pH úi rH favorabil, reprezintă produsul alimentar cu mare valoare nutritivă úi constituie mediul de dezvoltare propice bacteriilor de putrefacĠie. Contaminarea internă a cărnii se produce în timpul vieĠii animalului, când acesta este obosit, din cauza creúterii permeabilităĠii Ġesutului muscular úi pătrunderii celulelor microbiene. La animalele bolnave, contaminarea este produsă de bacteriile patogene care înving forĠa de apărare a organismului úi se localizează, în concentraĠie mare, la nivelul organelor specifice úi în carne. Carnea este frecvent contaminată cu bacterii din genul Salmonella, a căror activitate fiziologică diferă de la o specie la alta. Unele specii, facultativ patogene, produc endotoxine úi conduc la toxinfecĠii alimentare prin ingerare de produs contaminat, iar altele, cele strict patogene, cum ar fi Salmonella typhi, Salmonella paratyphi conduc la boli - salmoneloze - cu manifestare frecvent septicemică.

20

Dintre microorganismele patogene care se pot transmite pe cale digestivă, prin consum de carne contaminată, fac parte: - Mycobacterium tuberculosis (tip bovis) agent al tuberculozei, care poate fi inactivat prin tratamentul termic al cărnii la 80-85°C timp de 10 minute; - Bacillus anthracis, agent al antraxului (numit úi dalac sau cărbune) transmisibil prin carnea de ovine. Alte specii, care se transmit úi pe cale cutanată, sunt: Francisella, Leptospira, Brucella, Coxiella. Contaminare cărnii se poate produce úi în momentul sacrificării animalului. Prin contactul cuĠitului cu plaga jugulară, pot fi antrenate microorganisme de pe suprafaĠa pielii úi părului, sunt preluate de sângele care irigă încă porĠiuni din reĠeaua sanguină úi transmise organismului în stare de agonie. Dacă după sacrificare nu se face rapid răcirea úi eviscerarea, ca urmare a creúterii permeabilităĠii pereĠilor celulari úi ca urmare a stresului suferit de animal, la sacrificare se poate produce un transfer al microorganismelor din viscere úi se produce contaminarea cărnii cu microorganisme de origine intestinală, enterobacterii, dintre care facultativ sau strict patogene sunt: Salmonella typhi, Klebsiella pneumoniae, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Proteus vulgaris, Escherichia coli.

21

Sursele externe de contaminare a cărnii derivă din modul de prelucrare astfel: 1. După sacrificarea animalului, în cazul porcinelor, se face opărirea în bazine cu apă la 70-75ºC. Apa preia microbiota pielii úi părului animalului, iar acesta poate să inspire porĠiuni de apă contaminată astfel încât pulmonul va avea o încărcătură microbiană mare. Din acest motiv se recomandă ca opărirea să se facă pe verticală, prin duúare. 2. În cazul bovinelor, contaminarea externă se poate face la jupuire atunci când, accidental, părul vine în contact cu carnea, sau contaminarea poate proveni din surse umane, prin mâini murdare, úi mai ales când eviscerarea este defectuoasă. Pielea úi părul sunt surse importante pentru răspândirea bacteriei Listeria monocytogenes. Microorganismele din flora normală, întâlnite pe suprafaĠa cărnii de vită, aparĠin genurilor: Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Alcaligenes, Vibrio, Aeromonas, Arthrobacter, Lactobacillus. La carnea de vită úi cea de porc, pe durata păstrării în condiĠii de refrigerare, are loc o zvântare a carcaselor. Carnea se alterează greu deoarece, după moarte, are loc instalarea rigidităĠii, cu formarea acidului lactic prin procesul glicolizei. Ca urmare a creării unui pH uúor acid, microorganismele aflate în sau pe carne nu se înmulĠesc. După perioada de rigiditate, sub acĠiunea peptid-hidrolazelor úi catepsinelor proprii se produce maturarea cărnii, ceea ce determină o frăgezire úi implicit o creútere a gradului de accesibilitate a microorganismelor la substanĠele nutritive.

22

În timpul operaĠiei de tranúare, încărcarea microbiană creúte în urma contactului cu suprafeĠe úi instrumente contaminate. În acelaúi timp, creúte úi suprafaĠa de contact a microorganismelor cu substanĠe solubile nutritive, motive pentru care alterarea cărnii tranúate se produce mult mai uúor decât carnea în carcasă. O contaminare secundară a cărnii cu mucegaiuri se poate produce prin intermediul aerului. Carnea animalelor săQătoase conĠine microorganisme mai ales la suprafaĠă, ca rezultat al contaminării secundare. Alterări microbiene ale cărnii Alterarea cărnii depinde de gradul de contaminare iniĠial úi de condiĠiile de păstrare: umiditatea úi temperatura aerului. Alterarea superficială a cărnii are loc atunci când carnea este păstrată la temperatura de 0-10°C, se produce lent datorită temperaturilor scăzute care reduc viteza de metabolism a microorganismelor, iar modul de alterare depinde de umezeala relativă a aerului din depozit. AgenĠii de alterare sunt bacterii de putrefacĠie, aerobe sau anaerobe, care degradează proteinele din carne sub acĠiunea enzimelor exogene, cu formare de produúi finali de degradare: amine, gaze, produúi indolici. Acest tip de alterare se datorează unui grup restrâns de specii din genul Pseudomonas (fluorescens, liquefaciens, putrefaciens, fragi, putida).

23

La acestea se adaugă úi specii ale genurilor: Moraxella, Acromobacter, Flavobacterium. Când 5

concentraĠia de celule depăúHúte 10 - 10

6

celule/cm

7

2

apare un mucus rezultat prin coalescenĠa

2

coloniilor, iar dacă aceasta depăúHúte 10 celule/cm se degajă miros de putrefacĠie úi se formează amine toxice. Alterarea superficială are loc cu viteză mai mare dacă păstrarea cărnii se face la temperatura camerei. Până la apariĠia mirosului de putrefacĠie úi la formarea aminelor toxice, mucusul se îndepărtează prin spălare, iar carnea poate fi consumată după un tratament termic corespunzător. O putrefacĠie mai rar întâlnită la carnea păstrată la temperatura camerei se datorează speciei Bacillus megatherium, care produce acid propionic úi conferă cărnii miros acid de încins. Acest gen de alterare se mai numeúte putrefacĠie acidă. Mucegăirea cărnii se produce în pliurile de pe suprafaĠa cărnii unde indicele aw are valori mai mici decât valoarea indicelui preferat de bacterii. Mucegăirea este sesizată imediat úi datorită faptului că nu se produc modificări esenĠiale carnea se poate recupera prin spălare intensă. Dacă mucegaiul este puternic dezvoltat, după câteva zile, chiar dacă colonia se îndepărtează cu jeturi puternice de apă, pe suprafaĠa mucegăită apar pete caracteristice.

24

Dintre mucegaiurile care se pot dezvolta pe carne în condiĠii de refrigerare fac parte: Cladosporium herbarum, Sporotrichum carnis, Thamnidium elegans, Penicillium sp. Mucegăirea este uneori asociată cu creúterea drojdiilor psihrotrofe din genurile Candida (produce lipaze care catalizează râncezirea), Rhodotorula, Debaryomyces. Alterarea globală a cărnii poate fi evidenĠiată după 2-3 zile de la sacrificare când carnea este Săstrată la temperatura mediului ambiant úi este datorată dezvoltării bacteriilor aerobe de putrefacĠie psihrotrofe úi mezofile aparĠinând genurilor Pseudomonas, Lactobacillus. Carnea alterată prezintă o culoare cenuúiu-verzuie, ca urmare a formării apei oxigenate care reacĠionează cu pigmenĠii cărnii, formându-se compuúi de culoare verzuie. Alterarea globală de profunzime se produce când carnea nu este răcită imediat după sacrificare sau climatizarea spaĠiilor de depozitare nu este corespunzătoare. Într-o primă etapă, se dezvoltă intens Clostridium perfringens care foloseúte în nutriĠie glicogenul úi formează în urma metabolizării CO2 úi H2, motiv pentru care carnea devine buretoasă. În etapa următoare, activitatea predominantă aparĠine bacteriilor anaerobe de putrefacĠie Clostridium sporogenes, Clostridium putrificus care degradează proteinele cărnii, formând amine toxice úi alte produse finale care conferă un miros dezagreabil.

25

Carnea tocată este alterată de bacterii facultativ aerobe, iar defectul caracteristic este acrirea cărnii. Acrirea este asociată cu formare de mucus úi se datorează bacteriilor lactice: Lactobacillus viridiscens, Lactobacillus fermenti. Carnea congelată îúi păstrează calitatea un timp limitat. În perioada de congelare numărul microorganismelor se reduce fie datorită plasmolizei (urmare a difuziei lichidului citoplasmatic) úi formării gheĠii extracelulare, fie formării de cristale intra úi extracelulare (ceea ce conduce la distrugerea fizică a membranei). Celulele care mor la congelare eliberează enzime care pot să rămână active. Perioada de păstrare prin congelare este limitată. La decongelare se produce o reactivare a celulelor care au rămas viabile datorită contactului acestora cu sucul celular eliberat. Carnea decongelată se alterează mult mai rapid decât cea proaspăWă. 12.2. MICROBIOLOGIA CĂRNII DE PASĂRE Carnea de pasăre este mai uúor alterabilă datorită conĠinutului ridicat de apă. SuprafaĠa de contact a microorganismelor cu substanĠe nutritive hidrosolubile oferă acestora condiĠii optime de înmulĠire, creútere úi reproducere. Contaminarea internă a cărnii păVărilor vii poate surveni cu bacterii ale genurilor: Salmonella, Corynebacterium úi Moraxella. Procesul tehnologic de obĠinere a cărnii de pasăre este alcătuit din numeroase operaĠii la care contaminarea se poate produce.

26

Contaminarea externă se poate produce în timpul sacrificării, ca urmare a nerespectării regulilor de igienă, cu un efect negativ asupra proceselor ulterioare úi asupra duratei de păstrare a calităĠii cărnii. La faza de opărire cu apă de 50-65°C úi deplumare numărul celulelor microbiene se reduce, dar în acelaúi timp microorganismele provenite din sol, apă, materii de dejecĠie, suprafaĠa penelor sunt transferate pe carne. O problemă o constituie larga distribuĠie a salmonelelor úi a speciei Campylobacter jejuni pe suprafaĠa penelor de pe care trec pe suprafaĠa cărnii. Eviscerarea prin vacuumare poate să fie asociată cu rupturi accidentale ale intestinelor úi conduce la o contaminare cu bacterii din microbiota intestinală: Escherichia, Salmonella, Campylobacter. Spălarea prin duúare a carcaselor reduce cu 50-90% numărul bacteriilor coliforme, fiind necesară apă cu un conĠinut de 20-40 mg CI2/I apă. 5ăcirea cărnii de pasăre se face în căzi cu amestec apă úi gheaĠă, apa putând fi contaminată cu microorganisme nedorite ca de exemplu cu Salmonella, Proteus, Escherichia úi cu microorganisme psihrotrofe: Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens. O cantitate redusă de apă este absorbită de carcase úi aceasta accelerează alterarea prin păstrare în condiĠii de refrigerare.

27

Dintre microorganisme, agenĠi ai îmbolnăvirilor prin consum de carne de pui insuficient tratată termic, fac parte bacterii ale genului Salmonella, a căror contaminare este greu de evitat deoarece acestea sunt eliminate prin materiile de dejecĠie a peste 40% din păVări. Normele microbiologice impun absenĠa bacteriilor din genul Salmonella în 50 g carne de pui úi se recomandă ca numărul de bacterii aflate pe un câmp microscopic (realizat prin amprentă pe suprafaĠa pielii) să fie < de 20 celule. 12.3. MICROBIOLOGIA CĂRNII DE PEùTE Peútele viu prezintă o microbiotă similară cu a apei în care trăieúte. Există o corelaĠie între gradul de contaminare al cărnii de peúte úi microflora apei din care a fost pescuit. Microorganismele sunt reĠinute pe suprafaĠa branhiilor sau sunt adsorbite de mucusul care acoperă suprafaĠa peútelui úi care are însuúiri bactericide la unele specii. Dacă mucusul îúi pierde proprietăĠile bactericide (acest lucru se întâmplă după un anumit timp de la moartea peútelui), alterarea peútelui se produce de la exterior la interior sub acĠiunea microorganismelor de contaminare. După moarte, peútele intră imediat în rigiditate úi nu se alterează atâta timp cât este păstrat la temperaturi scăzute.

28

Carnea de peúte este uúor alterabilă datorită conĠinutului ridicat de apă úi substanĠe nutritive valoroase. Peútele trebuie imediat eviscerat deoarece enzimele proteolitice, eliberate în urma autolizei celulelor după faza de rigiditate, conduc la creúterea permeabilităĠii peretelui intestinal. Microflora intestinală migrează rapid în Ġesut, iar alterarea este sesizată prin umflarea peútelui úi este dată de o bacterie anaerobă toxicogenă cu activitate proteolitică intensă - Clostridium perfringens. Necesitatea eviscerării este asociată cu necesitatea îndepărtării branhiilor datorită încărcării microbiene ridicate a acestora. Tabelul XII.1 Microflora cărnii de peúte dependentă de natura apei din care a fost pescuit Apa de provenienĠă a peútelui

Microorganisme de contaminare

Apă dulce

Alcaligenes

Apă sărată

Flavobacterium

Apă contaminată cu resturi fecalo-menajere Escherichia, Salmonella, Vibrio, Shigella

29

Peútele eviscerat úi păstrat ca atare suferă alterări datorate bacteriilor de putrefacĠie, alterări care conduc la formare de amine biogene, cu caracter toxic pronunĠat. ToxiinfecĠiile datorate ingerării de carne de peúte alterată sunt foarte periculoase. 12.4. MICROBIOLOGIA PREPARATELOR DIN CARNE Calitatea úi conservabilitatea preparatelor din carne este dependentă de conĠinutul în substanĠe nutritive uúor accesibile, de indicele aw care caracterizează aceste produse úi de activitatea microflorei de contaminare úi a microflorei utile. Din punct de vedere microbiologic, preparatele din carne prezintă o microfloră diversificată datorită compoziĠiei chimice a materiei prime úi auxiliare folosite în reĠetele de fabricaĠie úi datorită etapelor procesului tehnologic. Microorganismele de contaminare sunt aduse de materia primă úi auxiliară úi de operaĠiile procesului tehnologic. În condiĠii nefavorabile de păstrare a produsului (umiditate relativă a aerului mare, aW, temperatură, pH favorabile), aceste microorganisme se înmulĠesc producând alterări úi pierderea valorii alimentare a preparatelor din came. Microorganismele utile sunt aduse în produs prin materia primă úi auxiliară, favorizate de parametrii unor faze din procesul tehnologic. În acest sens, culturile starter se adaugă fie în pastă, fie se folosesc pentru pulverizarea batoanelor, în funcĠie de tipul preparatului din carne.

30

Microflora materiilor prime úi auxiliare La preparatele din carne principala sursă de microorganisme este carnea. În acest sens, normele 4

3

impun valoarea de 10 celule /cm carne destinată obĠinerii salamurilor crude. Pentru majoritatea preparatelor, carnea urmează aceeaúi succesiune de operaĠii: tranúare, mărunĠire, malaxare, operaĠii care presupun un contact al cărnii cu suprafeĠele utilajelor, cu mâinile personalului, cu mesele úi instrumentele de lucru. În urma procesării, carnea tocată va ajunge la o încărcare 7

microbiană foarte avansată (10 celule/g). Microflora cărnii tocate include, alături de microorganisme organotrofe obiúnuite, úi grupe de microorganisme contaminante: Escherichia coli, Clostridium perfringens, stafilococi. Organele (rinichi, ficat, splină) au o microfloră mai bogată decât a cărnii, dar sunt foarte valoroase din punct de vedere nutritiv. Grăsimile adăugate la preparatele din carne sunt caracterizate de o microfloră lipolitică alcătuită din bacterii ale genurilor: Pseudomonas, Bacillus, Clostridium. Materialele auxiliare folosite în procesul tehnologic pentru îmbunăWăĠirea calităĠilor de consistenĠă, culoare úi aromă contribuie cu o microfloră semnificativă din punct de vedere calitativ úi cantitativ.

31

Sarea reprezintă o sursă importantă de microorganisme: bacterii sporulate, bacterii úi drojdii halotolerante. Cu cât sarea este mai purificată de componentele anorganice provenite din sol, cu atât úi numărul microorganismelor este mai redus. Pe sare rezistă bacterii sporulate din genurile Bacillus úi Clostridium, precum úi bacterii patogene halofile: Staphylococcus aureus, Vibrio hemolyticus, Bacillus anthracis. Sarea acĠionează asupra celulelor prin producerea unui úoc osmotic, care conduce la moartea prin plasmoliză a celulelor sensibile. Pe de altă parte, sarea contribuie la scăderea indicelui de activitate al apei, ceea ce este echivalent cu reducerea cantităĠii de apă liberă accesibilă microorganismelor până la valori situate sub limita la care este posibilă înmulĠirea bacteriilor. Se impun limite ale indicelui de activitate al apei (aw) care să împiedice dezvoltarea speciei Clostridium botulinum. La fabricarea salamurilor crude se mai pot folosi ca aditivi săruri (nitriĠi sau nitraĠi), glucide, glucono-įlactona, acid ascorbic care contribuie cu un număr de microorganisme úi influenĠează microbiota produsului. Condimentele ca atare pot fi o sursă importantă de microorganisme. ContribuĠia cea mai însemnată o au condimentele de origine vegetală deoarece au o încărcătură microbiană mai ridicată. Clostridium perfringens s-a găsit în 10-20% din condimente. La piper úi la condimentele cu suprafaĠă striată se recomandă sterilizarea pe cale chimică pentru a reduce încărcătura microbiană.

32

În compoziĠia condimentelor există úi substanĠe cu efect antimicrobian (uleiuri volatile) care pot să inhibe dezvoltarea unor microorganisme sensibile. Cercetările din ultimii ani au demonstrat că este mai raĠională folosirea extractelor condimentare care Vă contribuie cu aceleaúi principii odorante úi gustative úi care, în acelaúi timp, să fie lipsite de microorganisme úi mai uúor de dozat. Membranele naturale au o încărcătură foarte ridicată, mai ales cele preluate din colon, dar sunt valoroase din punct de vedere tehnologic datorită permeabilităĠii faĠă de gaze úi apă, retractivităĠii úi aderenĠei la compoziĠie, proprietăĠi care le diferenĠiază de membranele artificiale. Conservarea membranelor naturale se realizează prin sărare, reducându-se astfel numărul de microorganisme prin plasmoliza celulelor. Înainte de utilizare, membranele naturale sunt supuse unor operaĠii de prelucrare care au drept scop reducerea microflorei caracteristice: spălare, pasteurizare úi tratarea cu substanĠe cum ar fi: zaharuri (glucoză, zaharoză, lactoză), azotiĠi, azotaĠi úi acizi (acid citric, acid ascorbic), glucono-į-lactonă. Din punct de vedere microbiologic, membranele artificiale au o încărcătură foarte redusă úi deci nu contribuie la încărcarea produsului cu microorganisme de alterare.

33

Tabelul XII.2 ÎnfluenĠa factorilor de producĠie asupra proceselor microbiologice Fază tehnologică

Modalitate de prelucrare

Efectul asupra microflorei produsului

úi parametri tehnologici Mecanică Umplerea membranelor

Afumarea

Implică Manuală

o

contaminare

contactului cu Escherichia.

mâinile

suplimentară personalului:

datorită Proteus,

La rece (8-10°C/5-10zile) Efectul antimicrobian al substanĠelor din fum inhibă microflora produsului. La cald (60-70°C/câteva ore)

Fierberea

Presupune contaminarea cu Escherichia

În interiorul batonului t < 70-72°C

Presupune o reducere importantă a numărului de bacterii nesporulate. Se reduce microflora vegetativă eventual patogenă, dar nu influenĠează microflora sporulată din interiorul batonului. Se produce úi coagularea proteinelor, cu creúterea rezistenĠei mecanice a membranei la transferul de microorganisme.

34

Procese microbiologice la maturarea bradtului Bradtul reprezintă amestecul de carne rezultat în urma malaxării cărnii de vită în prezenĠa apei. Maturarea bradtului are loc într-un interval în care au loc procese microbiologice caracterizate de o succesiune logică, procese care contribuie la formarea unor substanĠe de gust úi aromă. I. Faza de dezvoltare a micrococilor, a microflorei glicolitice este caracterizată de metabolizarea glicogenului cu formare de acizi, ceea ce conduce la scăderea pH-ului în pastă úi formarea gustului plăcut. PH-ul acid inhibă în acelaúi timp dezvoltarea bacteriilor de putrefacĠie. Bacterii ale genului Micrococus elaborează enzime care catalizează maturarea preparatelor din carne. II. Faza de dezvoltare a drojdiilor este posibilă datorită creării pH-ului acid favorabil drojdiilor care, prin fermentaĠie, vor produce substanĠe de aromă, factori de creútere (vitamine hidrosolubile). III. Faza de dezvoltare a lactobacililor Lactobacilii homofermentativi vor avea condiĠii favorabile de dezvoltare, în special factori de creútere elaboraĠi la faza anterioară. Maturarea, caracteristică dezvoltării lactobacililor, constă în scăderea pHului úi formarea unui gust plăcut acriúor.

35

Tabelul XII.3 Culturi starter utilizate în tehnologia preparatelor din carne Culturi mixte de bacterii lactice úi drojdii Bacterii lactice din genurile Lactobacillus, Micrococus, Pediococus - reduc timpul de maturare úi îmbunăWăĠesc calităĠile senzoriale, inhibă bacteriile de putrefacĠie

Exemple Lb. plantarum Lb. sake, Lb. acidophillus, M. varians,

P. cerevisiae, prin crearea pH-ului acid (datorat P. acidilactici formării de acid lactic)

Culturi fungice Genul Penicillium - influenĠează Exemple pozitiv uscarea uniformă, P. nalgiovensis maturarea batoanelor, îmbunăWăĠHúte calităĠile senzoriale prin formare de compuúi de aromă, nu produce micotoxine

Drojdii din genul Debaryomices D. hansenii

Genul

Thamnidium

-

inhibă T. elegans

conferă o aromă mai bună

dezvoltarea bacteriilor de alterare

Preparatele din carne au o durată de conservare úi condiĠii recomandate de depozitare diferite, în funcĠie de conĠinutul de apă liberă pe care îl conĠin. Prospăturile (parizer, crenvurúti, leber) datorită umidităĠii mai mari de 65%, au o durată de conservare de 48-72 ore la temperaturi de refrigerare, în timp ce salamurile semiafumate, cu umiditate mai mică de 45%, au durate de conservare de 12-14 zile. Salamurile afumate semiuscate (salamul de vară) au durata de conservare de 30 de zile la temperatura camerei.

36

Alterarea mai rapidă a diverselor preparate poate avea loc atunci când pe suprafaĠa preparatelor se formează apă liberă (provenită din condens sau din evaporare), mai ales în cazul celor ambalate în folie ermetică la vapori de apă, fapt care favorizează microbiota rezidentă sau de contaminare. Tabelul XII.4 Defecte úi alterări microbiene ale preparatelor din carne Defecte

CondiĠii favorizante úi caracteristici

AgenĠi de alterare

de alterare Formare de mucus

Umiditate ridicată úi apariĠia apei de Bacterii aerobe úi facultativ anaerobe: condens la suprafaĠă sau sub Pseudomonas sp., Aeromonas sp., membrană Lactobacillus viridiscens

Alterări produse Cresc úi la 0°C, nu sunt afectate de Debaryomyces hansenii de drojdii

sare úi nitrit, se dezvoltă la suprafaĠa batoanelor sau când ambalarea se face în materiale cu permeabilitate ridicată la aer

37

Tabelul XII.4 Defecte úi alterări microbiene ale preparatelor din carne Mucegăirea Se produce la suprafaĠă la temperaturi de refrigerare, Penicillium, Cladosporium, formând pete inestetice úi colorate Sporotrichum, Thamnidium, Aspergillus Colorarea

Umiditate relativă a aerului ridicată

Chromobacterium cianogenum

Acrirea úi înverzirea pastei

Apare la prospături datorită dezvoltării bacteriilor Leuconostoc sp., heterofermentative; se formează acid lactic úi apăLactobacillus viridiscens, oxigenată; aceasta, în absenĠa catalazei produce Lactobacillus plantarum oxidarea pigmenĠilor roúii cu formare de porfirine de culoare verde; înverzirea poate fi superficială, sub formă de inel sau centrală

Umflarea

Apare la prospături după un timp lung de păstrare în Clostridium perfringens condiĠii de refrigerare; în urma fermentaĠiei se formează gaze (CO2, H2), pasta devine buretoasă úi poate conduce la toxiinfecĠii alimentare

38

XIII. MICROBIOLOGIA OUĂLOR Oul este un aliment foarte valoros cu o compoziĠie chimică foarte bine echilibrată folosit în alimentaĠie úi în industrie, pentru obĠinerea: prafului de ou, a produselor de patiserie, a pastelor făinoase, a maionezelor, îngheĠatei, etc. Datorită structurii sale anatomice, conservabilitatea calităĠii este asigurată un timp destul de îndelungat, interval limitat totuúi de temperatura úi durata de păstrare. FaĠă de alterarea biologică, oul prezintă sisteme de apărare de natură fizică (cuticula, coaja, membrana internă úi vâscozitatea ridicată a albuúului de ou) úi sisteme de natură chimică (factorii antimicrobieni din albuú). Coaja oului proaspăt este acoperită de o cuticulă de natură proteică (mucină) care obturează porii úi împiedică pătrunderea microorganismelor. Cuticula este permeabilă pentru gaze, se poate îndepărta Xúor prin spălare úi este eficace aproximativ 100 de ore de la expulzare. După acest timp cuticula nu mai oferă protecĠie, iar prin pori microorganismele vor trece prin penetrare liberă sau în urma fenomenului de absorbĠie datorită formării camerei de aer.

39

Membrana internă este formată din două straturi care se pot separa pentru a forma camera de aer. Stratul interior este bogat în lizozim, substanĠă cu efect antimicrobian. Albuúul menĠine gălbenuúul în poziĠie centrală úi nu este un mediu optim pentru dezvoltarea microorganismelor datorită pH-ului alcalin (9,3) úi conĠinutului în substanĠe antimicrobiene (lizozim, conalbumina, avidina úi inhibitori ai proteazelor). *ălbenuúul reprezintă un mediu favorabil înmulĠirii microorganismelor, are un pH = 6,9 úi nu conĠine substanĠe cu efect inhibitor. Surse interne de contaminare Contaminarea se produce în momentul ovulaĠiei cu microorganisme care se găsesc în oviductul SăVărilor úi este mai intensă la raĠe úi la gâúte la care copularea are loc în apă. Microorganisme patogene úi facultativ patogene pot să pătrundă în oul păVărilor bolnave chiar în perioada de formare. Microorganisme cum ar fi Salmonella se pot transmite transovarian datorită contaminării ridicate a furajelor ingerate.

40

Tabelul XIII.1 Microorganisme de contaminare internă a ouălor Bacterii de contaminare

Caracteristici

Salmonella

Bacterii nesporulate facultativ patogene, care folosesc glucoza

S. enterides

din gălbenuú, formează acizi úi gaze. Pot să producă endotoxine, de aceea trebuie tratate termic corespunzător înainte de ingerare.

S. galinarium

Se înmulĠesc în ou, iar prin degradarea proteinelor produc

P. mirabilis

Proteus

Specii semnificative

hidrogen sulfurat. În concentraĠii mari produce boli infecĠioase úi toxiinfecĠii alimentare Clostridium

În prezenĠa fosfolipidelor din gălbenuú produce 6 tipuri de

Cl. perfringens

enterotoxine care dacă nu sunt inactivate termic conduc la îmbolnăviri grave Mycobacterium Contaminează doar ouăle provenite de la păVări bolnave

M. tuberculosis (tip aviar)

41

Surse externe de contaminare Sunt reprezentate de apa poluată, aerul contaminat cu dejecĠii din cuibare. Temperatura oului după expulzare este 35-37°C. Datorită diferenĠei de temperatură între interiorul úi exteriorul oului, conĠinutul se contractă, aerul este aspirat împreună cu microorganismele aflate pe coajă sau în stratul de aer cu care oul vine în contact. Microorganismele de alterare sunt: bacterii ale genului Micrococcus, bacterii patogene din dejecĠii úi aer aparĠinând genurilor: Salmonella, Staphylococcus, Proteus, Escherichia. Tabelul XIII.2 Alterări ale ouălor Alterări PutrefacĠia verde

CondiĠii favorizante úi caracteristici de alterare

AgenĠi de alterare

Alterarea se produce în timp, oul capăWă culoare Pseudomonas (ambigua verzuie úi miros de varză acră (pioverdina - pigment verde).

PutrefacĠia neagră Este profundă, se modifică culoarea úi se degajă hidrogen sulfurat.

fluorescens) Proteus (vulgaris, melanovogens)

PutrefacĠia portocalie Se produce la temperatura camerei cu formare de Bacillus megatherium pigmenĠi portocalii, gaze, amine toxice. Mucegăirea

Se produce sub coajă în camera de aer formată.

Penicillium, Cladosporium

42

XIV. MICROBIOLOGIA VINULUI Vinul este produsul final al fermentaĠiei mustului de struguri úi conĠine peste 500 de componente responsabile pentru aromă úi gust, din care majoritatea rezultă în urma activităĠii drojdiilor fermentative. Calitatea vinului este condiĠionată de următorii factori: - compoziĠia chimică a mustului; - cantitatea úi calitatea microflorei mustului; - factorii de producĠie care stimulează activitatea biochimică a microorganismelor utile. În biotehnologia fabricării vinului sunt implicate 3 grupe de microorganisme: a) microorganisme permanent utile (drojdii de cultură sau drojdii tipice); b) microorganisme condiĠionat utile (drojdii cu putere alcooligenă redusă, úi bacterii malolactice); c) microorganisme dăunătoare (drojdii oxidative, bacterii acetice úi mucegaiuri).

43

Tabelul XIV.1 Grupe de microorganisme implicate în biotehnologia vinului Microorganisme permanent utile Drojdii tipice de fermentaĠie:

Microorganisme condiĠionat utile

Microorganisme dăunătoare

Drojdii cu putere alcooligenă redusă:

Acetobacter aceti,

Saccharomyces cerevisiae Kloeckera apiculata, Kloeckera magna, ellipsoideus, Sacch. italicus, Torulopsis stelata, Torulopsis bacilaris Sacch. florentinus, Sacch. Bacterii malolactice, Leuconostoc fructum, Sacch. bayanus (var. gracile, Microccocus malolactis oviformis)

Acetobacter pasteurianum; Lactobacillus plantarum, Bacillus manitopeum, Micrococcus acidovorans, Bacillus amacrylis

Microflora strugurilor este heterogenă, variind din punct de vedere calitativ úi cantitativ funcĠie de condiĠiile ecosistemului (viĠa de vie), de gradul de coacere a strugurilor, de soi úi de perioada de recoltare. Strugurii reĠin în stratul de pruină de la suprafaĠa lor o microfloră epifită foarte variată. Predomină drojdii din solul viĠei de vie, care, în timp, datorită curenĠilor de aer úi a insectelor ajung pe suprafaĠa boabelor. Un rol foarte important îl au albinele care conĠin un număr mare de celule în tractul digestiv, care se menĠin în stare vie iarna, iar primăvara, cu primul zbor, sunt eliberate în mediul natural pe suprafaĠa frunzelor viĠei de vie.

44

Microorganismele care ajung pe suprafaĠa boabelor, când strugurii sunt acri, în lipsa substanĠelor nutritive rămân totuúi viabile. Pe măsură ce boabele se coc úi creúte concentraĠia lor în zahăr, încep să se înmulĠească consumând substanĠele nutritive eliberate de bob prin procesul de exosmoză. Atâta timp cât înveliúul bobului este intact, microorganismele epifite nu trec de bariera fizică pe care acesta o constituie. Microorganismele epifite nu influenĠează negativ creúterea úi formarea boabelor de struguri. Botrytis cinereae este mucegaiul care, datorită enzimelor pectolitice pe care le elaborează, străbate înveliúul, se infiltrează în bob úi formează pete de culoare violaceu închis, deteriorând calitatea boabelor. Mucegăirea se mai numeúte botritizare vulgară. În urma dezvoltării intense, boabele sunt învelite într-un fetru cenuúiu-verzui, care va cuprinde întregul ciorchine. Mustul obĠinut din struguri vulgar botritizaĠi are stabilitate foarte scăzută úi se deteriorează foarte repede, suferind defectul de cassa oxidazică. Aceste procese nu pot avea loc decât în condiĠii climaterice favorabile. Dacă zilele însorite alternează cu zile ploioase, acest mucegai străbate înveliúul bobului, acĠionează asupra componentelor chimice determinând stafidirea boabelor care se mai numeúte úi botritizare nobilă. Din struguri botritizaĠi nobil se obĠin musturi foarte dulci, respectiv vinuri licoroase, foarte apreciate. În alte cazuri, când boabele sunt aproape de stafidire úi au loc ploi abundente, bobul absoarbe apă, se crapă úi eliberează suc. Microflora epifită se dezvoltă intens conducând la alterarea boabelor.

45

S-a constatat că pe boabele pe care există Botrytis cinereae se produce o selectare a microorganismelor care alcătuiesc microflora epifită. Aceste mucegaiuri produc botrioticină, substanĠă cu caracter antimicrobian pentru speciile sensibile. Torulopsis stelata este rezistentă la această substanĠă. În primele faze ale procesului tehnologic de prelucrare a boabelor de struguri se impun anumite condiĠii: - în timpul recoltării úi al transportului trebuie să se evite distrugerea boabelor pentru a nu se realiza contactul între celulele microflorei epifite úi mustul nutritiv. Se recomandă ca până la prelucrare să nu treacă mai mult de 4 ore pentru a nu fi afectată calitatea strugurilor. - recepĠia calitativă úi cantitativă este urmată de etapa prefermentativă care constă în desciorchinarea, zdrobirea úi obĠinerea mustului de struguri. Din punct de vedere tehnologic, microflora epifită trece în must, are loc o înmulĠire a numărului de microorganisme, la care se adaugă cele de pe suprafeĠele utilajelor cu care boabele vin în contact. Din totalul grupelor de microorganisme, drojdiile găsesc în must condiĠii dintre cele mai favorabile. Această dezvoltare preferenĠială este determinată úi de anumiĠi factori cum ar fi: x ConcentraĠia mustului în zahăr, care depinde de soi úi de gradul de coacere. Zahărul mustului de struguri include glucoză, fructoză úi cantităĠi mici de zaharoză.

46

x Sursa de azot pe care drojdiile o folosesc constă în cantităĠi mici de azot aminic úi azot peptidic. Bacteriile ar necesita pentru creútere úi înmulĠire cantităĠi mari de azot asimilabil. FuncĠie de compoziĠia mustului, diferiĠi aminoacizi sunt metabolizaĠi de către drojdii cu formare de substanĠe de aromă. x PH - ul mustului este acid situat în limitele 2,8 - 3,5, care nu permite dezvoltarea bacteriilor de putrefacĠie. Se mai pot dezvolta în mediul cu pH acid bacterii lactice úi acetice. x PotenĠialul redox (rH = 280-400 mV) permite dezvoltarea microorganismelor anaerobe úi facultativ anaerobe. Se urmăreúte păstrarea potenĠialului redox în aceleaúi limite prin adăugare de SO2 care, în stare liberă, are efect antimicrobian asupra microflorei aerobe. Prin urmare va fi inhibată înmulĠirea drojdiilor oxidative úi a bacteriilor lactice. Drojdiile fermentative folosite în tehnologia vinurilor sunt caracterizate de sulfitorezistenĠă nativă sau se vor adapta la concentraĠia de SO2 din must. Datorită acestor factori de compoziĠie a mustului, din totalitatea microorganismelor, drojdiile constituie microorganismele responsabile de fermentaĠia alcoolică a mustului de struguri în tehnologia vinurilor. Speciile de drojdie caracteristice acestei tehnologii sunt: Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus, Saccharomyces oviformis, Saccharomyces ellipsoideus

47

În prima etapă, în mustul de struguri, în cantitate mare se găsesc úi celule de drojdie din genurile Torulopsis, Kloeckera, Hansenula. Pe măsură ce se acumulează 4-6° alcool, drojdiile din aceste genuri îúi reduc activitatea fermentativă. Celule care prezintă alcoolorezistenĠă sunt drojdiile tipice în tehnologia úampaniei: Saccharomyces bayanus var. oviformis, Saccharomyces bayanus var. bayanus. La pornirea vinificaĠiei, se selectează struguri foarte bine copĠi. Mustul obĠinut din astfel de struguri se fermentează 24-72 ore pentru înmulĠirea drojdiilor fermentative, după care va servi drept cultură pentru îmbogăĠirea în drojdii a altor musturi. Prin metoda naturală, mustul obĠinut din amestecarea a 2/3 must îmbogăĠit în celule de drojdie úi 1/3 must proaspăt se supune fermentaĠiei propriu-zise. Avantajul acestei metode este acela că drojdiile, provenite de pe strugurii care urmează să fie prelucraĠi, sunt celule adaptate la condiĠiile oferite de must. Metoda artificială presupune pasteurizarea mustului, ceea ce implică consum energetic ridicat úi însămânĠarea cu cultură pură de drojdie selecĠionată.

48

Se recomandă folosirea de culturi pure selecĠionate în următoarele condiĠii: - fermentaĠia demarează greu; - mustul este sărac în celule de drojdie; - Ia obĠinerea vinurilor speciale, când se lucrează pe musturi cu concentraĠie mare în zahăr úi sunt necesare drojdii osmotolerante; - când se lucrează la temperaturi scăzute úi sunt necesare drojdii frigofile; - când fermentaĠia se opreúte úi mai există o cantitate mare de zahăr nefermentat fiind necesare drojdii alcoolorezistente. Prin fermentaĠie alcoolică, zahărul fermentescibil este transformat în produúi primari (alcool etilic, CO2) úi secundari, care formează buchetul vinului. Fie ca urmare a epuizării zahărului, fie prin acumularea alcoolului, fermentaĠia se încetineúte, iar celulele de drojdie, aflate până în acel moment în suspensie ca urmare a degajării de CO2, încep să se depună, formând un sediment la baza recipientului. Vinul trebuie separat de acest strat de sediment, deoarece, din acest moment, celulele încep să sufere procesul de autoliză, cu formare de compuúi nedoriĠi aromei úi gustului vinului.

49

FermentaĠia malolactică, produsă de bacteriile lactice, este cel de-al doilea tip de fermentaĠie utilă úi urmează după fermentaĠia alcoolică. Speciile de bacterii lactice folosite se pot dezvolta în mediu cu pHmin = 2,9 úi pot să transforme acidul malic (care conferă o aciditate pregnantă úi un gust astringent) în acid lactic úi CO2. FermentaĠia malolactică durează câteva săptămâni úi poate avea loc, spontan sau dirijat, prin introducere de bacterii malolactice, atunci când sunt create condiĠii favorabile. Se verifică consumarea acidului malic, după care se opreúte fermentaĠia prin sulfitare, pasteurizare úi filtrare, deoarece, în cazul vinurilor cu aciditate normală, bacteriile lactice pot să degradeze úi alĠi acizi organici conducând la un vin fad, apos, cu gust de varză acră úi tulbure. Vinul este supus operaĠiei de limpezire, filtrare, operaĠii în urma cărora numărul microorganismelor se reduce considerabil. Microflora remanentă tipică sau atipică (de contaminare) poate folosi ca sursă de C zahărul rămas nefermentat (în cazul vinurilor demiseci), alcoolul etilic sau acizi organici conducând la defecte úi boli ale vinurilor.

50

Tabelul XIV.2 Defecte úi boli ale vinurilor datorate drojdiilor Defecte úi boli

CondiĠii favorizante úi caracteristici de alterare

Drojdii de alterare

Defectul de tulbure Apare pe durata conservării, prin fermentarea Sacccharomyces elipsoideus,

Floarea vinului

zahărului rezidual, a alcoolului úi a acidului lactic. Tulburarea este urmată de formare de sediment, spumare la deschidere úi formare de gust de drojdie.

Schizosaccharomyces acidifaciens (bailii), Bretanomyces

Produsă de drojdii oxidative în condiĠiile în care

Candida mycoderma,

vinul este păstrat cu gol de aer. La suprafaĠa vinului se formează voal cutat gros, alb cenuúiu. Vinul se tulbură, devine apos. Remediile constau în: tragerea vinului de sub voal, pasteurizarea, sulfitarea.

51

Pichia membranifaciens, Hansenula

Tabelul XIV.3 a

Defecte

Defecte úi boli ale vinurilor datorate bacteriilor CondiĠii favorizante úi caracteristici de alterare

Bacterii de alterare

2Ġetirea

Defectul este produs de bacterii aerobe - bacteriile

Acetobacter (aceti,

acetice, în condiĠiile în care vinul este păstrat cu gol de aer. Se formează un voal subĠire ascendent sau gelatinos úi se formează acid acetic. OĠetirea se produce în întreg volumul, deoarece acidul acetic are densitate mai mare decât alcoolul, care va fi prezent în stratul de suprafaĠă. Remedii: pasteurizarea, sulfitarea.

pasteurianum, xilinum, xilinoides)

Se produce în vinuri roúii care mai conĠin zahăr

Bacillus manitopeum,

Manitarea

fermentescibil (glucoza) cu formare de acid lactic, acetic, Micrococcus acidovorans gaze. Vinul capăWă gust acru, iar dacă o picătură din acest vin se pune pe o sticlă de ceas, în urma evaporării Uămân cristale de manită. Boala presiunii Se datorează bacteriilor lactice care transformă acizii organici, glicerolul în acid lactic úi gaze. Vinul se tulbură úi suferă modificări de culoare. Borúirea

Are loc cu transformarea acidului tartric în acid lactic, în vinuri cu pH > 3,5 úi cu concentraĠie alcoolică de 4-16°.

Bacillus (sapogenes vini, tartar, oftorum), Leuconostoc Lactobacillus (bruckneri, plantarum, fermenti)

52

Tabelul XIV.3 b Defecte úi boli ale vinurilor datorate bacteriilor Amăreala

Apare uneori un gust amar, foarte pronunĠat, la vinurile

Bacillus amacrylis

roúii îmbuteliate. Glicerina este transformată în acroleină care reacĠionează cu substanĠele tanante formând compuúi cu gust amar. %ăloúirea

Se produce la vinuri cu aciditate mică úi 9-10° alcool, Lactobacillus mezenteroides, prin formare de compuúi cu vâscozitate mare cu Streptococcus mucilaginosus structură polimerică (are loc polimerizarea dextrozei).

Mucegaiurile pot avea o influenĠă indirectă asupra calităĠii vinului la păstrare. Cladosporium cellare se dezvoltă preferenĠial pe pereĠii pivniĠelor, în recipiente din lemn úi pe dopuri. Este adaptat la condiĠiile existente úi formează un fetru măsliniu, caracteristic pivniĠelor vechi. Merulius lacrimans este un micromicet care produce hidroliza enzimatică a celulozei úi ligninei contribuind la putrezirea lemnului. Spherulina intermixta se poate dezvolta pe lemn formând pete mucilaginoase rezistente în timp.

53

XV. MICROBIOLOGIA BĂUTURILOR ALCOOLICE 15.1. MICROBIOLOGIA SPIRTULUI Spirtul de fermentaĠie se obĠine din materii prime amidonoase, care în etapa prefermentării sunt transformate în compuúi fermentescibili úi sub acĠiunea enzimelor, a drojdiilor de cultură, are loc fermentaĠia alcoolică. Prin operaĠia de distilare úi rectificare se obĠine alcool etilic de fermentaĠie. La fabricarea spirtului există particularităĠi legate de materia primă. Materia primă amidonoasă (porumb, cereale, cartofi) necesită o prelucrare prealabilă care constă în: Păcinare, zdrobire úi fierbere sub presiune, pentru a realiza gelatinizarea amidonului. Apoi se face Uăcirea úi urmează etapa de zaharificare a amidonului úi obĠinerea "plămezilor dulci". Hidroliza amidonului se face enzimatic, folosind enzime vegetale (diastaze) sau microbiene. Enzimele de origine vegetală - (Į-amilază, ȕ-amilază) se obĠin prin germinarea orzului úi obĠinerea malĠului verde (slad) în care germinarea este avansată, până la apariĠia radicelelor. Prin germinare este activată ȕ-amilaza, prezentă în bobul de orz, iar prin biosinteză se formează úi Į-amilaza. Din slad se obĠine un extract bogat în diastaze, folosit ca sursă de enzime pentru zaharificarea amidonului din plămadă. Zaharificarea plămezii se poate realiza úi cu enzime microbiene. Se foloseúte Į-amilaza bacteriană care se găseúte în combinaĠie cu ȕ-amilaza. Aceste enzime pot fi produse de bacterii din genul Bacillus (stearothemophillus, coagulans, diastaticus).

54

Ca sursă de Į-, ȕ-amilază úi amiloglucozidază (glucoamilază) se folosesc mucegaiurile: Aspergillus orizae úi Aspergillus avamori. Enzimele amilolitice, în condiĠii optime de temperatură, produc hidroliza amidonului úi conduc la obĠinerea de plămezi dulci, bogate în glucoză, maltoză, dextrine cu molecule mici - zaharuri care pot fi fermentate de drojdie. Melasa este produsul secundar rezultat la fabricarea zahărului (din trestie de zahăr, sfeclă), cu un conĠinut de 45-55% zahăr (necristalizat). Pentru a deveni un mediu bun pentru fermentaĠie, este diluată până la 20-25%, se face acidifierea până la pH=4,5, se adaugă săruri (amoniacale) úi se pasteurizează. Se procedează apoi la inocularea cu cultură pură de drojdie de spirt (Saccharomyces cerevisiae), cu putere alcooligenă, alcoolorezistentă, osmotolerantă. Inoculul se face cu 4-5%, astfel încât să fie declanúată imediat fermentarea. În cazul plămezilor amidonoase zaharificate, fermentaĠia decurge în două etape: 1) 20 ore la t° < 20-25°C úi are loc fermentaĠia în proporĠie de 40% din zahărul plămezii; 2) 48 ore la t = 30-32°C - interval în care este fermentată ultima cantitate de zahăr. FermentaĠia are loc în condiĠii staĠionare, făUă aerare, pentru a favoriza bioconversia zahărului în alcool. După finalizarea fermentaĠiei urmează etapele clasice: - distilarea - în urma căreia se obĠine spirtul brut de fermentaĠie, cu gust arzător, care conĠine multe produse secundare din fermentaĠia alcoolică; - rectificarea - se obĠine alcool etilic rafinat până la 96° alcool.

55

Pe parcursul prelucrării, pot să apară procese microbiologice nedorite datorate contaminării plămezilor amidonoase zaharificate cu bacterii butirice, care pot fermenta direct amidonul. Contaminarea se realizează prin intermediul materiei prime insuficient tratată termic úi atunci când pH-ul nu este suficient de acid. Acidul butiric rezultat este un inhibitor pentru înmulĠirea drojdiei úi influenĠează negativ viteza de fermentaĠie. Dacă la fabricarea spirtului se produce contaminarea cu bacterii lactice (în dezvoltare limitată), este influenĠată pozitiv fermentaĠia úi există chiar procedee care preconizează adăugarea de bacterii din genul Lactobacillus (delbruecki), care fermentează maltoza, cu formare de acid lactic. Crearea pHului acid favorizează activitatea drojdiei de cultură pentru desfăúurarea fermentaĠiei alcoolice propriuzise. Aroma unor băuturi alcoolice (rachiuri) se explică atât prin trecerea unor compuúi de aromă din materia primă, cât úi prin conĠinutul în aldehide úi esteri, rezultaĠi prin acĠiunea microorganismelor care au produs fermentaĠia.

56

15.2. MICROBIOLOGIA BERII Biotehnologia berii este un proces foarte complex, care constă în fermentarea mustului de malĠ de Fătre drojdii selecĠionate (drojdie de bere), cu rol important în formarea gustului, a aromei, a spumării úi a stabilităĠii fizico-chimice úi biologice. În industria berii, ca urmare a prelucrării materiei prime úi intermediare - produse uúor alterabile - se impune un grad de igienă foarte avansat, deoarece pot interveni surse importante de contaminare pe parcursul fabricării berii, atât surse exterioare, cât úi surse interioare. În tehnologia berii, un rol important îl ocupă contaminarea prin materiile prime folosite: orz sau orzoaică, cereale nemalĠificate, care sunt caracterizate de o încărcătură microbiană mare. Deoarece în curtea fabricii există úi curăĠătorii úi secĠie de malĠ, se elimină o cantitate mare de praf care constituie sursă importantă de contaminare cu bacterii sporulate úi spori de mucegai. Ca urmare a prezenĠei rozătoarelor, contaminarea poate avea loc úi cu microorganisme facultativ patogene úi patogene. Surse de contaminare mai pot fi considerate: - apa folosită în cantităĠi foarte mari, atât la fabricare, dar úi ca agent de spălare, clătire; - drojdia folosită pentru fermentare, cultură care poate fi recirculată de la o úarjă de bere la alta úi care, din start poate să se comtamineze cu microorganisme de infecĠie; - ambalajele - recipiente de sticlă úi butoaie.

57

Aspecte microbiologice la fabricarea berii Pentru obĠinerea malĠului, se procedează la înmuierea orzului / orzoaicei în apă până când umiditatea în bob favorizează germinarea, proces care are drept scop activarea úi biosinteza de enzime (amilaze, proteaze, glucanaze). După activarea enzimelor, orzul germinat este supus uscării la temperaturi mai mici de 80°C, pentru a evita inactivarea termică a enzimelor, apoi se îndepărtează radicelele obĠinându-se malĠul. ƒCerealele folosite ca materie primă au o încărcătură microbiană foarte mare: 1000 spori de 4

6

mucegai/g; 10 -10 bacterii/g. Deoarece, în timpul păstrării, umiditatea este la limita care nu permite dezvoltarea microorganismelor în timp, microflora epifită a boabelor se reduce. Dacă umezeala relativă a aerului în depozit creúte, apar condiĠii favorabile dezvoltării microorganismelor fie datorită creúterii umidităĠii boabelor (boabele sunt higroscopice úi absorb foarte Xúor apa), fie datorită apariĠiei apei de condens. Pe măsură ce bobul absoarbe apa sau apare apa de condens, este favorizată germinarea sporilor de mucegai. Astfel, în mod accidental, la păstrarea materiei prime poate să apară fenomenul de mucegăire, care afectează mai frecvent zona embrionară, deoarece embrionul (germenele) este mai higroscopic decât restul bobului, conĠine substanĠe mai uúor asimilabile úi nu este protejat de înveliú ca endospermul.

58

În zona embrionară este posibilă dezvoltarea mucegaiurilor din genurile Aspergillius úi Penicillum; bobul afectat îúi pierde capacitatea de a mai germina astfel încât orzul, care prezintă germene mucegăit, nu se mai poate folosi la fabricarea malĠului. Există posibilitatea ca pe orz úi malĠ să se dezvolte mucegaiuri producătoare de toxine. Cercetările efectuate pe cereale mucegăite au pus în evidenĠă prezenĠa unor micotoxine (citrine), care în timpul prelucrării orzului sunt inactivate neregăsindu-se în malĠ. În schimb ochratoxina, conĠinută de bobul de orz, după germinare se regăseúte în malĠ în proporĠie de 20% din cantitatea iniĠială, iar în bere în proporĠie de 4-14% din cantitatea iniĠială. De aceea, la fabricarea berii nu este recomandată folosirea de cereale mucegăite. ƒPlăPădirea este operaĠia tehnologică care constă în omogenizarea măciniúului de malĠ cu apă úi menĠinerea plămezii obĠinute la anumite temperaturi care favorizează activitatea enzimelor din malĠ sau a enzimelor microbiene. În timpul plăPădirii, are loc proteoliza la temperaturi începând de la 45°C úi apoi zaharificarea amidonului (până la compuúi care nu mai dau coloraĠie cu soluĠia Lugol), existând condiĠii favorabile dezvoltării bacteriilor. ƒFiltrarea plămezii constă în separarea borhotului de mustul de malĠ. În borhot trec marea majoritate a microorganismelor. Mustul de malĠ este deosebit de nutritiv, deoarece conĠine o cantitate mare de maltoză, dextrine cu moleculă mică (hidraĠi de carbon fermentescibili), săruri minerale úi factori de creútere.

59

ƒFierberea mustului de malĠ cu hamei este o operaĠie importantă în procesul tehnologic de fabricare a berii. Hameiul, prin răúinile nevolatile pe care le conĠine, poate manifesta un efect antimicrobian. Ca rezultat al temperaturii de fierbere úi al efectului antimicrobian al hameiului, sunt inactivate enzimele úi sunt distruse microorganismele. ƒ5ăcirea mustului se realizează, în prezent, în răcitoare cu plăci care funcĠionează în sistem închis, iar riscul de contaminare în acest caz este minim. Dacă fierberea nu a fost corespunzătoare úi mustul mai conĠine microorganisme active, iar răcirea până la temperatura de 4 - 6°C se face lent, se cunosc cazuri de dezvoltare a bacteriilor coliforme din genurile Escherichia, Enterobacter în mustul de malĠ cu imprimarea unui gust de Ġelină. ƒFermentaĠia primară se realizează în vase deschise (linuri), în care se introduce mustul rece úi se face inocularea cu celule de drojdie de cultură: Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces cerevisiae. Pentru obĠinerea inoculului, se porneúte de la cultură pură, prin multiplicarea celulelor în must steril cu mai multe pasaje, în condiĠii de laborator, până se obĠine un cuib de drojdie (drojdii active în volum de 5-10 litri).

60

Cu acest cuib se însămânĠează o cantitate mai mare de must steril. ÎnmulĠirea se face la temperatura de 5-10°C pe must de malĠ steril pentru a adapta drojdia la condiĠiile de fermentaĠie. Se face inocularea cu 400 g lapte de drojdie / hl must. FermentaĠia primară durează 7 zile la temperatura de 48°C (max); în prima etapă, ca urmare a cantităĠii de oxigen dizolvată în must se produce úi o uúoară înmulĠire a celulelor de drojdie úi are loc fermentarea maltozei, a maltotriozei úi a altor dextrine cu moleculă mică. În primele zile după inoculare, când pH-ul mustului este de 5-5,4, există posibilitatea dezvoltării lui Flavobacterium proteus, care nu este inhibat de substanĠele antimicrobiene din hamei úi poate imprima un gust de păstârnac. În acelaúi timp poate inhiba úi activitatea drojdiei. Dacă pH < 4,5 aceste bacterii nu se dezvoltă. ƒDupă terminarea fermentaĠiei primare mustul fermentat este transferat în tancurile de fermentaĠia secundară unde, la temperaturi maxime de 3-4°C úi sub presiune, celulele de drojdie, antrenate în număr mic cu mustul, continuă fermentaĠia cu saturarea berii în CO2. Are loc o maturare a berii, cu îmbunăWăĠirea gustului úi aromei. După separarea mustului, în linul de fermentaĠie rămâne un strat de drojdie sub forma unui sediment în care întâlnim celule din inocul úi celule rezultate prin înmulĠire.

61

Stratul superficial este alcătuit din celule mici, cu numeroase impurităĠi rezultate din must, hamei, constituind un strat făUă valoare tehnologică. Stratul inferior poate conĠine impurităĠi mai mari, o cantitate mai mare de substanĠe amare - nu prezintă importanĠă pentru valorificare. Stratul median este constituit din celule vii, active din punct de vedere enzimatic, cu conĠinut mic în substanĠe amare. Drojdia din acest strat se recoltează în vane, se face spălarea cu apă rece, curată din punct de vedere microbiologic úi, după ce se face analiza purităĠii drojdiei úi determinarea procentului de celule autolizate, este refolosită (o a Il-a generaĠie) pentru inocularea unei noi úarje. Drojdia se recirculă de 7-12 ori. Există riscul contaminării cu bacterii úi al creúterii procentului de celule autolizate. Drojdia reziduală de la fabricarea berii poate fi folosită fie pentru furajarea animalelor, mai ales după ce se face dezamărirea, fie pentru obĠinerea de vitamine din grupa B, plasmolizate, extracte de drojdie. ƒFiltrarea berii reprezintă operaĠia care îndepărtează celulele de drojdie în suspensie úi microflora contaminantă. Filtrarea poate fi úi sterilizantă dacă filtrul este bine compactizat úi sterilizat. Contaminarea ulterioară se poate produce prin intermediul conductelor, pompelor, rezervoarelor de Săstrare a berii.

62

La faza de îmbuteliere, contaminarea se poate datora recipienĠilor (sticle, capsule). În timpul păstrării berii, dacă aceasta nu este pasteurizată, ca urmare a contaminării se poate produce înmulĠirea microorganismelor, berea îúi pierde stabilitatea úi apar modificări senzoriale úi de calitate. Alterări microbiene ale berii Alterarea berii este posibilă datorită faptului că aceasta mai conĠine un extract în componenĠa căruia intră surse hidrocarbonate úi azotate; în schimb anumiĠi factori fizico-chimici protejează berea úi întârzie alterarea: conĠinutul mare de CO2, cantitatea mică de oxigen dizolvat (nu se dezvoltă microorganismele aerobe), pH-ul acid (majoritatea microorganismelor de alterare nu se dezvoltă la pH < 4,5). Alterarea microbiologică a berii se poate datora drojdiilor (tab. XV.1) úi bacteriilor (tab. XV.2).

63

Tabelul XV.1 Alterări ale berii produse de drojdii Drojdii de alterare

CondiĠii úi caracteristici de alterare

Drojdii de cultură Filtrare ineficientă, continuă fermentaĠia în recipient, cu tulburare, formare de sediment stabil, spumare intensă la deschiderea recipientului. Berea va avea extract redus úi cantitate mai mare de alcool. Drojdii de

Provin din contaminarea drojdiei de cultură,

contaminare

conferă berii gust specific, tulburare stabilă úi sediment pulverulent. Afectează stabilitatea spumei datorită activităĠii proteolitice. Unele specii pot câútiga în competiĠie datorită avantajului de a utiliza dextrine sau de a avea caracter killer. Există specii care provoacă o tulburare grosieră.

Specii reprezentative Saccharomyces carlsbergensis

Saccharomyces (pasteurianus, turbidans) Brettanomyces, Candida, Debaryomyces, Filobasidium, Hansenula, Kloeckera, Pichia Torulopsis (colliculosa, spandovensis)

64

Alterări produse de bacterii Unele bacterii sunt adaptate la condiĠiile existente în bere úi prin metabolismul lor produc opalescenĠă persistentă úi modificări ale gustului. O cauză a alterării berii este contaminarea secundară la umplere úi capsare. Bacteriile de alterare a berii pot fi clasificate în funcĠie de caracterele morfologice (a formelor de bază), de proprietăĠile lor tinctoriale distincte úi comportarea în raport cu oxigenul. Bacteriile patogene úi facultativ patogene nu rezistă în bere. Berea este un produs stabil datorită pHului redus, prezenĠei constituienĠilor hameiului, nivelului redus de oxigen úi nutrienĠi úi prezenĠei alcoolului care limitează creúterea patogenilor.

65

Tabelul XV.2 Alterări ale berii produse de bacterii Caractere

ProprietăĠi tinctoriale úi

morfologice

caracteristici de alterare

Genuri

Specii reprezentative

G(+)

Lactobacili

Lactobacillus plantarum

homofermentativi Alterarea se caracterizează prin turbiditate fină, gust acid úi arome nedorite.

Bacili

G(-)

(Lactobacillus) Lactobacili

Lactobacillus (brevis,

heterofermentativi (Lactobacillus)

pasteurianus, fermenti, buchneri)

Aerobe

Acetobacter (xylinum, pasteurianus)

Alterarea se produce diferenĠiat, funcĠie de Facultativ anaerobe prezenĠa sau absenĠa oxigenului úi se caracterizează prin formare de peliculă, opalescenĠă.

Coci

Zymomonas, Enterobacter aglomerans, Achromobacter anaerobica

Anaerobe

Pectinatus

Micrococcus

M. kristinae

G(+)

Pediococcus

P. (dextrinicus, inopinatus)

G(-)

Megasphera

66

XVI. PROCESE MICROBIOLOGICE ÎN INDUSTRIA DE MORĂRIT PANIFICAğIE ùI A PASTELOR FĂINOASE 16.1. MICROFLORA CEREALELOR Cerealele prezintă microfloră foarte bogată, alcătuită din actinomicete, bacterii, drojdii úi mucegaiuri, care se ataúează la suprafaĠa bobului la formare, recoltare úi depozitare. Totalitatea acestor 3

5

microorganisme se regăsesc atât în microflora externă (pe suprafaĠa rugoasă a bobului 10 -10 microorganisme/g) cât úi în microfloră internă (la 1-25% din boabe s-au pus în evidenĠă microorganisme fitopatogene localizate la formarea bobului la plante bolnave). Microorganismele cerealelor provin din microflora rizosferei care pe măsură ce planta creúte, se transformă în microfloră de suprafaĠă. O parte din aceasta ajunge úi pe boabele în creútere. În perioada în care are loc formarea úi sinteza componentelor din bob (lapte, ceară), când bobul are o umiditate mare úi conĠinut mare în zaharuri uúor asimilabile, microorganismele epifite se înmulĠesc la suprafaĠa bobului. La faza de coacere (recoltare) umiditatea este mică, zaharurile simple au fost transformate în polizaharide (amidon, celuloză, hemiceluloză) – compuúi mai complecúi care nu mai pot fi folosiĠi de microorganisme. La boabe proaspăt recoltate, în cantitate mare se găsesc bacterii nesporulate: Pseudomonas herbicola (90% din totalul bacteriilor de pe bob), Micrococcus, Lactobacillus, Sarccina úi bacterii sporulate din genul Bacillus.

67

În cantitate foarte mică în microfloră boabelor se găsesc úi drojdii sporogene ale solului (drojdii din familia Saccharomycetaceae). Dintre mucegaiurile de câmp, pe suprafaĠa boabelor se pot găsi spori din genurile Alternaria (reprezintă 40% din microfloră fungică úi este considerat a fi un indice microbiologic cu care se apreciază prospeĠimea cerealelor) úi Cladosporium. Dacă cerealele se păstrează timp îndelungat, funcĠie de condiĠiile de păstrare, au loc modificări în componenĠa boabelor úi caracteristică devine microfloră de depozit care constă în microorganisme rezistente la uscăciune sau care s-au adăugat la microfloră de câmp prin contact la transport, depozitare, aerare. La cerealele depozitate se reduce numărul de bacterii nesporulate care sunt mai sensibile la uscăciune. Dintre mucegaiurile predominante în microflora de depozit se pot enumera cele aparĠinând genurilor Aspergillius úi Penicillium. În timpul depozitării cerealelor, dacă umiditatea este mai mică de 14%, are loc în timp o reducere a numărului de microorganisme úi cerealele îúi păstrează calitatea tehnologică. Din anumite cauze, dacă are loc o creútere a umidităĠii din bob úi este favorizată apariĠia apei de condens, libere, are loc germinarea formelor sporulate úi frecvent se produce mucegăirea boabelor. Microorganismele care afectează cel mai mult calitatea tehnologică a cerealelor pe perioada depozitării acestora sunt mucegaiurile. Ele se adaptează foarte uúor la condiĠiile din depozite, deoarece au următoarele caracteristici: - sunt xerofite (necesită o cantitate minimă de apă liberă); - au echipament enzimatic complex (pot folosi poliazele din înveliúul bobului);

68

- sunt aerobe; - temperatura lor minimă de dezvoltare coincide cu temperatura din depozit. ApariĠia apei libere, de condens este favorizată de schimbările bruúte de temperatură úi se datorează producerii fenomenului de termodifuzie, prin care umiditatea bobului migrează spre stratul mai rece, rezultând apa de condens. Stratul umed accelerează respiraĠia boabelor. În cazul în care, la suprafaĠa bobului, se formează stratul de condens primele microorganisme care se dezvoltă sunt mucegaiurile. Ca urmare a procesului de respiraĠie, al mucegaiurilor úi al boabelor, se degajă o cantitate de căldură, se formează CO2, H2O úi sunt intensificate procesele microbiologice. Dacă nu se intervine cu răcirea cerealelor umede se poate produce încingerea, când în stratul de boabe umed se acumulează o cantitate de căldură explicabilă prin termoconductivitatea scăzută a boabelor, temperatura atinge valori de 45-55°C, având loc modificări microbiologice. La începutul încingerii are loc o înmulĠire accelerată a mucegaiurilor úi a bacteriilor. Când temperatura depăúHúte 35-50°C mucegaiurile sunt parĠial inactivate; există condiĠii de înmulĠire doar pentru microorganismele termofile, actinomicete, bacterii sporulate. Când s-a atins maximul de încingere (temperatură care corespunde úi valorii de inactivare a microorganismelor), dacă nu se împrăútie focarul, treptat se produce o autorăcire deoarece au încetat procesele generatoare de Făldură, iar umezeala din stratul umed migrează spre alt strat mai rece.

69

În urma mucegăirii úi încingerii se produc modificări ale calităĠii boabelor: - din punct de vedere senzorial, boabele îúi pierd luciul, devin mate, pot prezenta pete brun închise, fie în zona embrionară sau pe întreaga suprafaĠă a bobului. Mucegaiurile din genul Aspergillius, Penicillium pătrund uúor în embrion, degradează compuúii macromoleculari cu formare de zaharuri simple úi aminoacizi. Prin creúterea temperaturii la încingere au loc reacĠii Maillard cu formare de melanoidine de culoare închisă. La încingere avansată boabele par carbonizate. Denumirea este improprie, dar fenomenul este generat de activitatea mucegaiurilor; - cerealele capăWă un miros caracteristic de stătut, încins, de mucegai care e mai pregnant dacă mucegăirea este recentă; mirosul de mucegai se datorează sintezei unor uleiuri volatile úi se transmite Iăinurilor sau altor produse de panificaĠie; - din punct de vedere tehnologic cerealele care au suferit mucegăirea sau (úi) încingerea vor avea masă mai mică ca urmare a faptului că mucegaiurile consumă compuúi nutritivi. Boabele vor fi úLútave (zbârcite); - în urma mucegăirii sau (úi) încingerii se produce pierderea totală a capacităĠii de germinare, scăderea cantitativă úi calitativă a glutenului úi creúterea cantităĠii de acizi graúi liberi. Făina rezultată din cereale încinse, datorită înrăutăĠirii calităĠii glutenului, în panificaĠie, va conduce la o pâine de calitate inferioară. Cercetări privind natura mucegaiurilor dezvoltate pe boabe au demonstrat că în condiĠii de umiditate mai mare de 16-19% se pot dezvolta úi mucegaiuri producătoare de micotoxine: Aspergillius (flavus, parasiticus), Penicillium, Fusarium.

70

Chiar dacă mucegaiurile au fost inactivate la păstrare, micotoxinele produse pot să reziste ani de zile, de aceea în alimentaĠie nu este admisă prelucrarea făinurilor provenite din boabe mucegăite care au pierdut valoarea de aliment. 16.2 MICROFLORA FĂINURILOR Aspecte microbiologice la prelucrarea cerealelor În făina proaspăt măcinată, microbiota are o compoziĠie asemăQătoare cu cea a cerealelor din care provin. La păstrarea făinurilor, procesele microbiologice au loc foarte rapid deoarece microorganismele, în prezenĠa apei libere, vin în contact direct cu substanĠele nutritive uúor asimilabile. Mucegăirea úi încingerea sunt fenomenele care au loc la umiditate mai mare de 14%, cu modificarea culorii, gustului, mirosului (de mucegai care se transmite pâinii) úi cu pierderea fiabilităĠii úi a capacităĠii de curgere (rezultă un bloc dur de făină, compact, ca urmare a faptului că particulele gelificate de amidon se compactizează). Acrirea fainii se produce când în faină predomină bacteriile úi se datorează formării de acizi prin transformarea amidonului, a zahărului úi a acizilor graúi care rezultă în urma scindării lipidelor.

71

16.3 PROCESE MICROBIOLOGICE LA FABRICAREA PÂINII În componenĠa microbiotei caracteristice fabricării pâinii intră: - microorganisme utile (culturile introduse care realizează fermentarea aluatului): celule de drojdie Saccharomyces cerevisiae - cultura de bază; bacterii lactice responsabile de fermentaĠia lactică (Lactobacillus delbruecki), bacterii propionice; - microorganisme indiferente: toate componentele din microflora făinurilor care nu au condiĠii de activitate în aluat úi care se inactivează pe cale termică la coacerea pâinii; - microorganisme dăunătoare: bacterii sporogene din genurile Bacillus, Clostridium, bacterii care se Jăsesc formă de endospori úi nu se distrug la coacere; mucegaiuri care contaminează úi alterează pâinea după coacere úi răcire. Pentru declanúarea proceselor fermentative (respectiv a fermentaĠiei alcoolice úi lactice) se introduc microorganisme utile fie în faza de maia (procedeu indirect de prelucrare al aluatului) sau în faza de aluat (procedeul direct). Drojdia presată reprezintă o biomasă de celule din genul Saccharomyces cerevisiae, drojdie de fermentaĠie superioară, celule viabile, capabile să producă fermentarea glucidelor din aluat cu formare de alcool etilic, CO2 (agentul de afânare al aluatului) úi produse secundare. Odată cu drojdia presată se introduc úi culturi de bacterii lactice, micrococi, bacterii proteolitice úi, funcĠie de gradul de puritate al biomasei, alte specii contaminante.

72

Maiaua se păstrează 100 minute (astfel încât celula să înmugurească). Într-o maia de bună calitate raportul celule de drojdie/bacterii lactice trebuie să fie de 1/10. Principala etapă, după obĠinerea aluatului, este fermentaĠia care are loc la 30-32°C. Aportul drojdiilor Saccharomyces cerevisiae produce rapid fermentarea glucozei úi fructozei în concentraĠie mică în faină, iar după adaptare, fermentează maltoza care rezultă în aluat sub acĠiunea enzimelor de tipul Į úi ȕ-amilazei prezente în făinurile de origine vegetală. Dioxidul de carbon degajat este reĠinut de masa glutenică conducând la creúterea în volum a pâinii. Drojdia se dezvoltă concomitent cu bacteriile lactice, între aceste două grupe stabilindu-se relaĠii de simbioză úi metabioză. Această dezvoltare concomitentă se bazează pe faptul că drojdia consumă din oxigen, asigură condiĠii de anaerobioză facultativă pentru bacteriile lactice úi eliberează vitamine liposolubile ca factori de creútere pentru lactobacili. Bacteriile lactice produc acid lactic, realizând un pH acid favorabil activităĠii enzimatice a drojdiei, acidul lactic fiind folosit ca sursă posibilă de carbon pentru drojdie. Bacteriile lactice transformă zaharurile simple prin fermentaĠie lactică de natură: - homolactică în cazul în care se lucrează cu culturi de Lactobacillus delbruecki; - heterolactică (realizată de bacteriile lactice prezente în microflora făinurilor), când în urma fermentaĠiei rezultă: acid lactic, acid acetic, alcool etilic, CO2. După fermentaĠie se face divizarea, dospirea - operaĠii care asigură o aerare úi deci o stimulare a proceselor microbiologice.

73

Coacerea influenĠează foarte mult procesele microbiologice, biochimice úi fizico-chimice din masa de pâine. Când temperatura creúte la 60-65°C sunt inactivate drojdiile, bacteriile lactice, úi celelalte forme nesporulate, iar dacă intervalul de timp parcurs în cuptor face ca temperatura în centrul geometric al pâinii să atingă 80-85°C sunt inactivaĠi úi sporii de mucegaiuri. Datorită temperaturilor de coacere (t = 200-280°C), pâinea se consideră sterilă pe o distanĠă de 1-3 cm din exterior spre interior. În centrul geometric tmax = 95-98°C úi se menĠine 5-10 minute, astfel încât nu este suficient tratamentul termic necesar inactivării endosporilor bacterieni care rămân în stare viabilă, (pentru inactivarea endosporilor bacteriilor din genul Bacilus la 90°C, timpul necesar este de 360 minute). După coacere urmează răcirea pâinii úi păstrarea în depozit până la livrare. Ca urmare a contactului cu banda transportoare, navetele, mănuúile lucrătorilor, ca urmare a depunerii de microorganisme din aerul atmosferic, are loc recontaminarea superficială a pâinii cu microorganisme. În depozitul de pâine există condiĠii favorabile de dezvoltare a mucegaiurilor pe pereĠi care beneficiază de apă de condens. Acest mucegai constituie úi sursă de contaminare a pâinii cu spori de mucegai.

74

La răcire, păstrare, are loc, în timp, o migrare a umidităĠii din miez spre coajă; deoarece coaja conĠine substanĠe uúor asimilabile, sporii de mucegai care au ajuns pe pâine după coacere, au condiĠii favorabile de dezvoltare conducând la mucegăirea pâinii. La păstrare se produc alterări datorită următoarelor grupe de microorganisme; Tabelul XVI.1 Mucegaiuri - agenĠi de alterare ai pâinii Mucegaiuri de alterare Apergillius, Rhizopus, Penicillium, Mucor, Geotrichum

Caracteristici de alterare

Specii semnificative

Alterarea se produce dacă există condiĠii favorabile de umiditate úi conduce la formarea de pete cu culori caracteristice. Pâinea îúi pierde gustul úi există riscul producerii de toxine

Aspergillius (orizae, niger, parasiticus)

75

Tabelul XVI.2 Bacterii de alterare Bacillus

Cromobacterium

Bacterii - agenĠi de alterare ai pâinii Caracteristici de alterare

Specii reprezentative

Alterarea se numeúte boala întinderii, este dată de bacterii

Bacillus mezentericus,

sporulate rezistente la coacere care acĠionează asupra amidonului, prin acĠiunea amilazelor pe care le elaborează. La ruperea pâinii se observă firiúoare subĠiri ca de păianjen. Au loc modificări de gust úi culoare care fac pâinea improprie consumului.

Bacillus vulgatus, Bacillus subtilis

Conduce la defecte de culoare datorită formării de pigmenĠi

Cr. prodigiosum,

de culoare roúie sau albastră

Cr. cianogenum

Metode de prevenire a dezvoltării microorganismelor în pâine 1. Metode fizice care folosesc tratarea cu radiaĠii ultraviolete a pâinii, ambalarea în folie. Prin această metodă se pot elimina moleculele de apă liberă. 2. Metodele chimice (convenabile din punct de vedere economic) constau în adăugarea conservanĠilor de tipul propionatului de Ca, acetatului de Ca etc. cu efect fungistatic. Această metodă prelungeúte durata de păstrare a pâinii (până la 6 zile). 3. Metodele biologice folosesc culturi de bacterii propionice care pot să crească în aluat, producând acid propionic cu efect fungistatic úi o substanĠă cu efect antibiotic faĠă de bacteriile sporulate.

76

Dacă făina este contaminată masiv cu bacterii sporulate (în număr mai mare de 1000 endospori/g), se iau măsuri de prevenire a îmbolnăvirii pâinii. Se amestecă făina cu încărcătură mare de spori cu faină de calitate foarte bună, astfel încât concentraĠia de endospori să fie mai mică de 200/g. La făinuri obĠinute din cereale încinse, în care au supravieĠuit bacterii sporulate, se utilizează aluaturi foarte acide, deoarece bacteriile sporulate (de putrefacĠie, care necesită pH neutru) sunt inhibate Ia pH acid. 5ăcirea pâinii trebuie să se facă rapid, deoarece aceste bacterii germinează în miezul pâinii la temperatura optimă de 35-37°C. Datorită acestui optim de temperatură, boala întinderii se produce vara, când pâinea se răceúte greu datorită gradientului mic de temperatură pâine - mediu ambiant. 16.4. PROCESE MICROBIOLOGICE LA FABRICAREA PASTELOR FĂINOASE Din punct de vedere microbiologic microflora pastelor făinoase este alcătuită din microflora specifică materiilor prime úi auxiliare folosite Ia fabricare: faină, apă, praf de ouă úi alte ingrediente vegetale. OperaĠia de uscare se realizează într-un interval mare de timp, iar temperatura agentului termic úi cea din paste este mai mică de 45-50°C, care nu realizează inactivarea microorganismelor prezente în aluat. În prima etapă a uscării există condiĠii favorabile pentru dezvoltarea úi înmulĠirea bacteriilor lactice, coliforme, úi chiar a unor bacterii butirice.

77

Dacă uscarea este defectuoasă úi contaminarea cu microorganisme este masivă, se poate produce acrirea pastelor făinoase datorită formării de acizi (acid lactic), prin degradarea zahărului. Acest proces este determinat de activitatea amilazelor din făină. Ca rezultat al fermentării heterolactice rezultă acid lactic, CO2, H2. În urma activităĠii bacteriilor butirice amidonul hidrolizat este transformat în acid butiric care conferă un miros greu spaĠiului de uscare. Uneori acrirea este însoĠită de băúicare care constă în apariĠia unor pustule la suprafaĠa pastelor ca urmare a acumulării de gaze care sunt reĠinute de glutenul făinii. Acest defect, care modifică aspectul pastelor, dar nu influenĠează alĠi indici calitativi ai acestora, este cauzat de bacteria G(-) Enterobacter aerogenes din fam. Enterobacteriaceae, care produce, prin fermentaĠia maltozei úi a cantităĠilor mici de zaharoză, acid lactic, CO2 úi H2 (gaze responsabile pentru băúicare). Bacterii facultativ patogene, producătoare de toxine, din genul Salmonella, Staphylococcus nu mor la uscare, ba chiar se pot înmulĠi. La fabricarea pastelor cu ouă, obligatoriu se face úi analiza pentru depistarea prezenĠei bacteriilor din genul Salmonella. În alimentaĠia umană pastele se consumă după fierbere timp de 10-20 minute, tratament termic care conduce la inactivitatea microorganismelor úi a toxinelor bacteriene (de natură proteică). Dacă pastele sunt păstrate în mediu cu umiditate 75-80%, ele absorb apa úi se produce frecvent mucegăirea acestora. În pastele făinoase au fost identificate 79 specii de mucegaiuri, din care unele cu activitate amilolitică: Mucor, Rhizopus, Penicillium.

78

16.5. MICROBIOLOGIA BISCUIğILOR În tehnologia de obĠinere a biscuiĠilor se folosesc diferite ingrediente care contribuie cu o microfloră specifică (făină, zahăr, afânători chimici, grăsimi). Contaminarea biscuiĠilor se produce frecvent după coacere, la faza de răcire, în urma contactului cu utilajele, ambalajele, mâinile personalului úi cu microorganisme din aer. Prin absorbĠia apei, biscuiĠii pot deveni un mediu favorabil pentru dezvoltarea mucegaiurilor. Pentru evidenĠierea prezenĠei sporilor de mucegai pe biscuiĠi, se face un test simplu: într-o placă Petri sterilă, se aúează un biscuit, se umectează cu apă, iar după 3-5 zile se număUă coloniile dezvoltate. Un defect al biscuiĠilor foarte des întâlnit este gustul de săpun care are la origine o activitate microbiană. Defectul apare când, Ia fabricarea biscuiĠilor, se foloseúte grăsime mucegăită. ExplicaĠia este aceea că mucegaiul care se dezvoltă pe grăsimi produce lipaze care le hidrolizează cu formare de acizi graúi. Acizii graúi reacĠionează cu Na2CO3 folosit pentru afânare rezultând sarea de Na a acizilor graúi (săpunul).

79

XVII. PROCESE MICROBIOLOGICE LA FABRICAREA DROJDIEI COMPRIMATE Drojdia comprimată se prezintă sub formă de calupuri cu celule de Saccharomyces cerevisiae în stare vie, lipsite de mediu nutritiv. Inoculul din astfel de drojdie se introduce în faza de aluat, producând fermentaĠia glucozei, zaharozei, fructozei din făină, precum úi a maltozei rezultată din hidroliza amidonului făinii de către amilaze. Calitatea drojdiei comprimate este dependentă de condiĠiile în care a avut loc fabricarea acesteia, de gradul de puritate, de prezenĠa unor microorganisme de contaminare úi de condiĠiile de păstrare a drojdiei până în momentul folosirii. În procesul tehnologic de fabricare a drojdiei se poate produce contaminarea acesteia, cele mai importante surse de contaminare fiind: - cultura pură, care poate fi infectată, în stadiu de laborator, cu bacterii. Această contaminare este cea mai periculoasă deoarece porneúte din start, iar multiplicarea bacteriilor are loc concomitent cu cea a celulelor de drojdie. - mediul insuficient sterilizat; - microorganismele din aer.

80

17.1. MICROORGANISME DE CONTAMINARE Drojdiile atipice sau drojdiile sălbatice constituie agenĠi de contaminare foarte periculoúi deoarece au aceleaúi necesităĠi nutritive úi timp de generaĠie mai scurt. PrezenĠa drojdiilor din genurile Candida (mycoderma) úi Torulopsis conduce la: - reducerea capacităĠii fermentative a drojdiilor; - reducerea duratei de conservare. Bacteriile sporulate provenite din mediul nutritiv (Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus mezentericus) pot produce contaminarea în primele etape de prelucrare. Aceste bacterii pot să producă în mediu azotiĠi, care la concentraĠii mai mari de 0,01%, inhibă înmulĠirea drojdiilor úi sunt mai active în generaĠia 4-5 de fabricare a drojdiei când pHmediu = 5 - 5,6. PrezenĠa bacteriilor lactice din genul Leuconostoc este periculoasă deoarece produc dextran care Păreúte vâscozitatea mediului, împiedică înmulĠirea activă a drojdiilor úi face dificilă separarea celulelor de drojdie de componenĠii mediului. Contaminarea cu bacterii lactice poate avea loc în urma contactului cu utilajele. Prin sterilizare aceste bacterii sunt inactivate. În faza finală de înmulĠire, se poate produce contaminarea cu micrococi: Micrococcus flavus, Micrococcus roseus. Aceste microorganisme, datorită activităĠii proteolitice, influenĠează negativ calitatea drojdiei la păstrare. Contaminarea poate fi produsă úi prin intermediul sporilor de mucegai care nu au însă condiĠii de înmulĠire úi nu influenĠează semnificativ calitatea drojdiei.

81

17.2 PROCESE MICROBIOLOGICE LA PĂSTRAREA DROJDIEI COMPRIMATE În calupul de drojdie, celulele vii sunt lipsite de mediu nutritiv úi apă, în aúa fel încât procesele de metabolism decurg foarte lent. Pentru întreĠinerea funcĠiilor vitale celula metabolizează substanĠele hidrocarbonate de rezervă: - trehaloză (20 - 150 mg/g drojdie); - glicogen (30 - 120 mg/g drojdie). Cantitatea substanĠelor de rezervă variază în limite largi úi este maximă în condiĠiile în care, la fabricaĠie, se face o aerare corespunzătoare. Prin consumul acestor substanĠe de rezervă úi în absenĠa apei, în celulă se acumulează acizi care scad pH-ului intracelular, modifică potenĠialul redox la valori la care devin active enzimele proteolitice intracelulare ale drojdiilor, ducând la autoliza celulelor úi pierderea calităĠilor tehnologice pentru care sunt folosite. În urma autolizei se produce degradarea structurală a celulei, eliberându-se în mediu componenĠi intracelulari parĠial hidrolizaĠi, care pot constitui sursă de nutriĠie pentru bacteriile proteolitice de infecĠie. Acestea încep să se înmulĠească contribuind la liza celulelor de drojdie din exterior spre interior. Pentru aprecierea calităĠii drojdiei comprimate se determină procentul de celule autolizate úi durabilitatea prin metode specifice de laborator.

82

Pentru evidenĠierea celulelor autolizate se cântăreúte o cantitate de drojdie, se fac diluĠii decimale. CantităĠi egale de suspensie de drojdie úi albastru de metilen diluat 1:10 000 se lasă câteva minute în contact, după care se număUă cu camere speciale de numărare celulele autolizate. Acestea apar colorate în albastru deoarece în celula moartă reductazele sunt inactive úi albastrul de metilen rămâne în stare colorată. În celula vie reductazele active transformă albastrul de metilen în leucoderivat incolor. O drojdie de calitate superioară nu trebuie să conĠină mai mult de 5 -10% celule autolizate. Determinarea durabilităĠii constă în măsurarea timpului în care se produce înmuierea calupului de drojdie prin păstrare la 35°C. O drojdie de calitate superioară rezistă făUă să se înmoaie 135 de ore. Dacă drojdia este contaminată cu celule atipice úi bacterii de putrefacĠie durabilitatea scade. Există o strânsă corelaĠie între gradul de contaminare a drojdiei úi durabilitate. Tabelul VII.1 DependenĠa dintre gradul de duritate úi durabilitatea drojdiei comprimate Grad de contaminare

Durabilitate (ore)

(celule/g drojdie) 2

5X10

150

4

5X10

96 5

8,6 X 10

60

83

Pentru a conserva calitatea drojdiei se recomandă ca păstrarea calupului să se facă la 4°C úi o umiditate relativă a aerului de 75%. Gradul de conservabilitate al drojdiei se poate mări prin adaos de substanĠe conservante, NaCl, acid sorbic, dicromat de potasiu. Aceste substanĠe au efect oxidant úi inhibă activitatea polipeptidazelor. Calupul de drojdie, pe durata conservării, este expus riscului de mucegăire externă. AgenĠii de alterare sunt mucegaiuri din genul Geotrichum care se prezintă sub forma unui praf făinos úi nu afectează în mare măsură calitatea drojdiei. Alte mucegaiuri care pot altera drojdia de panificaĠie sunt cele aparĠinând genurilor Penicillium úi Mucor, a căror activitate proteolitică (chiar la temperatura de refrigerare) duc la înmuierea calupului.

84

XVIII. PROCESE MICROBIOLOGICE ÎN INDUSTRIA ZAHĂRULUI ùI A PRODUSELOR ZAHAROASE Fabricarea zahărului din sfeclă este un proces sezonier care implică recoltarea sfeclei de zahăr úi prelucrarea acesteia pentru extracĠia zaharozei. Prelucrarea sfeclei se realizează în ritm mai lent decât cel al ciclului de recoltare, fapt care presupune însilozarea. La însilozare continuă procesele chimice în răGăcinile de sfeclă săQătoase. În urma proceselor de respiraĠie, prin consumul unui kilogram de zahăr se formează 0,580 kg apă. Această cantitate de apă poate să condenseze favorizând dezvoltarea organismelor aflate în cantitate foarte mare în particulele de sol aderente la suprafaĠa rugoasă a răGăcinii (deúi răGăcinile sunt condiĠionate prin separarea de impurităĠi ele conĠin 5-6 % pământ). Dacă răGăcina este săQătoasă, făUă leziuni, prezintă imunitate naturală care poate fi pasivă sau activă. Imunitatea pasivă constă în rezistenĠa mecanică conferită de înveliúul celulozic alcătuit din substanĠe macromoleculare greu hidrolizabile enzimatic. Imunitatea activă se manifestă atunci când prin pori pătrund hife de mucegai úi constă în sinteza úi eliberarea la locul infecĠiei de acizi cu acĠiune antimicrobiană (acid ferulic, acid cafeic) care inhibă dezvoltarea mucegaiurilor, izolând locul de infecĠie prin concentrarea unei substanĠe numită suberină (se observă puncte înnegrite în zonele infectate). RăGăcina de sfeclă poate să producă úi colindehidrogenază, enzimă care catalizează formarea de betaină cu efect antimicrobian.

85

5ăGăcinile provenite de la plante bolnave sau îngheĠate înainte de depozitare sunt primele care se alterează în siloz datorită pierderii imunităĠii naturale. Dacă răGăcinile sunt lezate, se eliberează suc dulce, constituind un mediu favorabil dezvoltării bacteriilor, care elaborează enzime pectolitice úi degradează zahărul (Corynebacterium, Pseudomonas, Erwinia, Xanthomonas) ducând la terciuirea răGăcinilor. Alterările în siloz sunt foarte periculoase deoarece, pe de o parte, au loc cu consum de zahăr, iar pe de altă parte, se formează compuúi care îngreunează extracĠia, micúorând randamentul în zahăr.

Tabelul XVIII.1 Alterări ale materiilor prime folosite în industria zahărului Alterări Putrezirea neagră

Caracteristici de alterare

Specii reprezentative

Apare când umezeala relativă a aerului este mare, se consumă

Phoma destructiva,

zahăr, este degradat înveliúul celulozic, iar răGăcina se înmoaie

Rhizopus stoloriifer

úi se acoperă cu o pâslă neagră cenuúie Putrezirea cenuúie

Prin elaborare de enzime pectolitice, răGăcina se înmoaie, se consumă zahăr cu formare de acid oxalic

86

Botrytis cinereae

Din siloz, răGăcinile de sfeclă se transportă hidraulic spre maúina de spălat, unde apele de transport úi spălare se încarcă cu o microfloră heterogenă care poate constitui sursă de contaminare a răGăcinilor (prin osmoză răGăcinile absorb o mică cantitate de apă). Din răGăcinile lovite o parte din zahăr difuzează în apele de spălare úi transport transformându-le într-un posibil mediu de dezvoltare a bacteriilor sporulate (Bacillus, Clostridium), a bacteriilor coliforme úi a celor din genul Leuconostoc. Nu se recomandă recircularea apelor de transport úi spălare decât după dezinfecĠie. 7ăierea răGăcinilor úi obĠinerea tăLĠeilor este operaĠia la care o treime din microflora epifită a răGăcinilor trece pe suprafaĠa tăLĠeilor úi celelalte două treimi trec în sucul eliberat la tăiere. La microfloră epifită a UăGăcinilor se adaugă, la această operaĠie, úi microorganisme care s-au înmulĠit úi dezvoltat pe suprafaĠa internă a utilajelor, pe suprafaĠa cuĠitelor de tăiere. Difuzia constă în menĠinerea tăLĠeilor în prezenĠa apei (apă de condens sau apă amoniacală), în anumite condiĠii în difuzoare. Temperatura maximă care se atinge în zeama de difuzie la această operaĠie este 75-80°C úi nu are efect asupra microflorei. Există posibilitatea dezvoltării microflorei de infecĠie: InfecĠia mezofilă apare în zona de difuzie în care temperaturile sunt de 35-55°C úi se datorează microorganismelor mezofile (bacterii lactice heterofermentative, bacterii sporulate, bacterii coliforme). În zonele în care temperatura este mai mare de 50°C este favorizată dezvoltarea bacteriilor termofile prin infecĠia termofilă.

87

Leuconostoc mezenteroides este o bacterie lactică heterofermentativă care se dezvoltă în cazul infecĠiei mezofile; se prezintă sub formă de diplococi încapsulaĠi úi transformă zahărul în 66% acid lactic, alcool etilic, acid acetic, CO2. L. mezenteroides poate să producă úi polimerizarea glucozei, cu formare de dextran care, în concentraĠii destul de mici, măreúte vâscozitatea zemii de difuzie ducând la înfundarea filtrelor. Bacteriile sporulate din genul Bacillus (subtilis, cereus, licheniformis) sunt microorganisme de putrefacĠie anaerobe care fermentează zahărul cu formare de acid. Pot să producă úi cantităĠi mici de levan care cresc vâscozitatea zemii. Bacteriile coliforme din genurile Escherichia, Enterobacter transformă zahărul în acid lactic, CO2 úi H2. Contaminarea termofilă este cauzată de următoarele grupe: 1. Bacterii aerobe úi facultativ aerobe care pot fi: - bacterii sporogene: Bacillus (stearothermophillus, coagulans), care produc acid lactic prin fermentarea zaharozei; - bacterii nesporulate: Lactobacillus thermophillus 2. Bacterii sporulate strict anaerobe, care se dezvoltă în metabioză cu bacteriile aerobe în difuzoare închise: Clostridium (nigrificans, thermosaccharolyticum, thermohidrosulfuricans). În urma infecĠiei termofile, pH-ul zemii de difuzie scade, bacteriile pot să producă, din compuúii cu azot, nitraĠi úi nitriĠi, compuúi cu sulf care se identifică prin analize chimice. Pentru stoparea infecĠiei se folosesc dezinfectanĠi în doze úoc (formol cu 40% aldehidă formică) sau septozol (dezinfectant cu eficienĠă de 200 ori mai mare). Aceúti dezinfectanĠi se descompun în produúi care nu sunt întâlniĠi în zahăr úi nu afectează calitatea acestuia.

88

OperaĠiile de purificare, concentrare, centrifugare úi obĠinerea zahărului brut reduc numărul de infecĠii datorită temperaturilor ridicate de operare. La centrifugare úi uscare pot fi antrenate totuúi microorganisme din aer astfel încât se produce o contaminare externă a cristalelor de zahăr. Zahărul îúi menĠine calitatea datorită umidităĠii scăzute. Există totuúi cazuri în care, datorită condiĠiilor necorespunzătoare de păstrare (umezeală relativă a aerului 84% úi temperatură de depozitare 29°C), se produce hidroliza zaharozei sub acĠiunea drojdiilor osmotolerante úi zahărul trece din stare solidă în stare lichidă. În microbiota zahărului rafinat, care are o puritate destul de ridicată, s-au găsit bacterii sporulate ale genului Bacillus (petasites, filaris, glutinosus). Există norme biologice pentru zahărul destinat obĠinerii de conserve pentru copii. 18.1. ASPECTE MICROBIOLOGICE LA FABRICAREA PRODUSELOR ZAHAROASE Produsele zaharoase se fabrică într-o gamă largă de sortimente în care se folosesc materii prime úi auxiliare ca: zahărul, glucoza, fructoza, mierea, diverúi sâmburi (arahide, alune, nuci), boabe de cacao, cafea, fructe, lapte, amidon, grăsimi, substanĠe gelificante, acizi alimentari. Din punct de vedere microbiologic aceste produse se caracterizează printr-o conservabilitate destul de ridicată (aw< 0,6). Chiar dacă microorganismele există, nu găsesc în aceste produse condiĠii favorabile dezvoltării. Zahărul sub formă de sirop destinat fabricării produselor zaharoase se dozează mai uúor úi se pretează la automatizare. ConcentraĠia la care siropul de zahăr se conservă mai bine este de minim

89

72° Brix. Dacă concentraĠia scade sub această valoare, este favorizată activitatea enzimatică a drojdiilor úi bacteriilor care vor conduce, prin fermentare nedorită, la formare de acid acetic. Siropul fermentat va avea un gust acru. În aceleaúi condiĠii, se poate dezvolta úi Leuconostoc mezenteroides care va conduce la formarea dextranului, iar siropul va deveni filant. 18.2. ASPECTE MICROBIOLOGICE LA FERMENTAREA BOABELOR DE CACAO ùI LA PRODUCEREA CIOCOLATEI Imediat după recoltare boabele de cacao au umiditate mare úi gust astringent úi vor suferi o fermentaĠie spontană datorată activării microorganismelor ataúate stratului mucilaginos de la suprafaĠă. Boabele sunt transferate în jgheaburi de lemn, în strat de 1-2 m úi sunt acoperite cu frunze. În primele 2 zile, datorită acidităĠii crescute (pH=3,6) úi conĠinutului ridicat în glucide, se dezvoltă drojdiile (Candida krusei, Torulopsis, Saccharomyces) úi are loc o fermentaĠie alcoolică. După cele 2 zile de fermentare, se produce treptat creúterea pH-ului în urma consumului de acid acetic úi acid citric úi temperatura masei ajunge la 32-36°C. În aceste condiĠii, locul drojdiilor este luat de bacteriile lactice, avantajate de prezenĠa unor factori de creútere eliberaĠi de celulele de drojdie úi de conĠinutul redus de oxigen rămas în urma dezvoltării drojdiilor oxidative. După perioada optimă dezvoltării bacteriilor lactice, ca urmare a unor procese biochimice care au loc în bob úi a pH-ului acid, în zonele unde a avut loc accesul aerului se vor dezvolta bacteriile acetice.

90

Datorită formării alcoolilor, acidului lactic, acidului acetic úi a altor compuúi în bob, se consideră că aceste etape în evoluĠia microflorei boabelor sunt foarte importante pentru formarea aromei. În perioada finală de fermentaĠie, ca rezultat al scurgerii sucului acid, pH-ul creúte până la valoarea 6 úi face posibilă dezvoltarea bacteriilor de putrefacĠie. În acest moment boabele sunt supuse uscării la soare până la umiditatea 6-7%, umiditate care le permite conservarea. În perioada uscării, pe boabele de cacao se pot dezvolta mucegaiuri din genul Geotrichum care elaborează enzime celulozolitice úi care consumă acizi. Drojdia Candida krusei poate conduce la mucegăirea internă a boabelor. În condiĠii necorespunzătoare de păstrare se poate produce mucegăirea vulgară datorată genurilor Penicillium, Mucor, Rhizopus. Boabele mucegăite nu sunt acceptate la fabricarea ciocolatei datorită gustului impropriu. La fabricarea ciocolatei, boabele se prăjesc pentru a favoriza formarea substanĠelor de aromă, operaĠie care realizează úi o sterilizare a boabelor. O sursă importantă de contaminare a ciocolatei, o poate prezenta zahărul pudră, laptele praf úi celelalte ingrediente care pot conĠine bacterii sporulate. Masa de ciocolată poate să sufere contaminări úi prin intermediul utilajelor sau al personalului al cărui contact cu produsul nu poate fi evitat, dar eventuala microfloră nu are însă condiĠii de dezvoltare. Atunci când ciocolata este transferată în încăperi cu temperaturi mai scăzute, datorită apariĠiei apei de condens între ambalaj úi ciocolată poate surveni mucegăirea, produsă de Penicillium simplex (sinonim cu Catenularia fulgineae). Ciocolata mucegăită în astfel de condiĠii are aromă redusă úi prezintă la suprafaĠă un praf de culoare deschisă.

91

Explodarea este alterarea produsă în urma dezvoltării lui Clostridium sporogenes, o bacterie anaerobă care produce fermentarea zahărului cu formare de acid butiric, CO2, H2. Datorită gazelor formate se modifică aspectul ciocolatei care trebuie să fie din nou prelucrată. Ciocolata mai poate să sufere defecte de gust úi miros, cum ar fi: - gustul de rânced, care apare când la fabricare se folosesc seminĠe oleaginoase cu un conĠinut ridicat de acizi graúi neasaturaĠi (eliberaĠi sub acĠiunea lipazelor microbiene); - gustul de brânză, care se dezvoltă în ciocolata cu lapte, atunci când laptele folosit a conĠinut în număr mare bacterii lactice sau butirice. Pentru a asigura conservabilitatea ciocolatei aceasta trebuie să fie depozitată la temperaturi constante de 8-10°C în încăperi cu umezeală relativă maximă de 75%.

92

XIX. MICROBIOLOGIA ULEIULUI ùI A GRĂSIMILOR COMPLEXE În industria uleiului úi a grăsimilor complexe, microorganismele intervin în timpul cultivării úi creúterii plantei úi mai semnificativ la conservarea seminĠelor oleaginoase care se recoltează sezonier úi se prelucrează pe parcursul anului. 19.1. ROLUL MICROORGANISMELOR LA CULTIVAREA ùI PĂSTRAREA SEMINğELOR OLEAGINOASE Floarea soarelui úi soia, ca surse de seminĠe oleaginoase, pot fi afectate prin acĠiunea microorganismelor fîtopatogene care produc infecĠia plantelor în diferite stadii de creútere úi influenĠează cantitatea úi calitatea tehnologică a seminĠelor oleaginoase. Microorganismele fîtopatogene caracteristice acestor plante pot să producă viroze (ribovirusuri), bacterioze úi mucegăiri cu repercusiuni asupra calităĠii produselor. După recoltare, seminĠele de floarea soarelui prezintă o microfloră destul de bogată úi heterogenă, în care bacteriile úi actinomicetele predomină. Această microfloră provine din surse externe: 1. Microflora epifită, constituită din: - Microorganisme ataúate la suprafaĠa plantei care iniĠial s-au dezvoltat în zona radiculară. Aceste microorganisme rămân în stare viabilă datorită unor substanĠe pe care plante le secretă în mod normal.

93

- Microorganisme care ajung la suprafaĠa seminĠelor dar nu se înmulĠesc datorită prezenĠei în miez a acizilor graúi cu moleculă mică care au efect antimicrobian. 2. Microflora solului, a aerului úi a apei meteorice, care este destul de numeroasă úi se ataúează seminĠelor în timpul recoltării, transportului úi a depozitării. Tabelul XIX.1 Microflora seminĠelor de floarea soarelui Microflora seminĠelor de floarea soarelui Bacterii nesporulate

Pseudomonas herbicola, Micrococcus, Sarccina, Lactobacillus

Bacterii sporulate

Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Clostridium perfringens

Drojdii

Cu rol nesemnificativ la păstrare

Mucegaiuri

Alternaria, Cladosporium, Fusariurn, Mucor, Rizophus, Aspergillius (niger, glaucus, flavus), Penicillium

Atât în cazul seminĠelor de floarea soarelui cât úi în cazul seminĠelor de soia cea mai periculoasă specie de contaminare este Aspergillius flavus, deoarece produce micotoxine (aflatoxinele B1, B2, G1, G2). La păstrare, seminĠele oleaginoase sunt higroscopice úi, funcĠie de umiditatea relativă a aerului úi de compoziĠia lor chimică, oferă condiĠii favorabile germinării sporilor de mucegai.

94

Majoritatea mucegaiurilor, în condiĠii necorespunzătoare de depozitare poate să conducă la încingerea seminĠelor, care are loc în urma mucegăirii avansate. Mucegaiurile trec de bariera mecanică pe care o constituie înveliúul celulozic al seminĠelor úi ajung la miezul acestora, unde degajă căldură prin respiraĠie, temperatura creúte local la valori care pot să atingă 60-70°C. Această creútere a temperaturii se explică úi printr-o slabă conductivitate a masei de seminĠe. Mucegăirea úi încingerea seminĠelor afectează calitatea tehnologică a boabelor conducând la modificări de gust, miros, culoare úi la modificări în compoziĠia chimică a seminĠelor (apariĠia de melanoidine formate prin reacĠii Maillard). Prelucrarea seminĠelor închise la culoare aduce mari dificultăĠi tehnologice la decolorarea uleiului. Modificările de miros úi gust îngreunează dezodorizarea uleiului. Datorită modificării nedorite a compoziĠiei chimice a seminĠelor acestea scad în greutate (mucegaiurile consumă din substanĠa organică úi anorganică din bob) úi implicit scade randamentul de prelucrare al acestora. Uleiul obĠinut din seminĠe mucegăite este caracterizat de un indice de aciditate ridicat făcând necesară consumarea unei cantităĠi mai mari de bază la neutralizare. Indicele de iod al acestor uleiuri este scăzut, fiind influenĠată negativ stabilitatea uleiurilor la păstrare. Prin operaĠiile tehnologice (tratament hidrotermic, extracĠie, neutralizare, albire, rafinare) micotoxinele sunt total eliminate din ulei, dar úrotul obĠinut din seminĠe mucegăite nu prezintă valoare nutritivă úi nu se recomandă în alimentaĠia animalelor. 1.

95

19.2. ASPECTE MICROBIOLOGICE LA FABRICAREA ULEIULUI Tratamentul hidrotermic al seminĠelor se realizează la temperaturi înalte (200-250°C). La aceste temperaturi are loc o sterilizare a seminĠelor, micotoxinele termorezistente rămân în produs în proporĠie mai mică. În următoarele etape din fluxul tehnologic (extracĠia, neutralizarea, albirea úi rafinarea) există posibilitatea unei contaminări suplimentare cu microorganisme de pe suprafaĠa utilajelor deoarece stratul lipidic protejează celulele microbiene, iar spălarea úi dezinfecĠia acestora se face mai greu. Numărul de microorganisme în uleiul rafinat este foarte redus (0-40 celule/ml) úi constă în microflora de contaminare de pe pânzele de contaminare úi eventual din recipienĠii în care se face ambalarea uleiului. Din punct de vedere microbiologic, uleiul este conservabil datorită cantităĠii infime de apă conĠinute. La păstrarea uleiului, celulele se află într-o stare de anabioză, dar capabile să producă lipaze extracelulare care vor cataliza reacĠii biochimice de hidroliză a lipidelor, ducând la râncezirea hidrolitică a uleiului. Uleiul poate să sufere alterarea soapstock care constă în înnegrirea straturilor inferioare. Acest defect se datorează bacteriilor din genurile Vibrio úi Pseudomonas, care pot să degradeze protidele cu formare de H2S. Acesta reacĠionează cu urmele de Fe conducând la sulfuri de culoare închisă. În stratul aerat de la suprafaĠă, în urma oxidării se formează sulfat feros/feric care deschide la culoare uleiul.

96

18.3 MICROBIOLOGIA GRĂSIMILOR COMPLEXE: MARGARINA, MAIONEZA Materia primă de bază pentru obĠinerea acestor produse este uleiul ca atare sau hidrogenat, la care se adaugă diferite ingrediente ca: sare, emulgatori, amidon, acid citric, lapte praf, gălbenuú de ou. Aceste produse nu sunt supuse la tratamente termice sau de altă natură care ar putea să reducă numărul de microorganisme din produsul finit. Din aceste motive, în tehnologia de obĠinere a acestor produse se impune respectarea normelor microbiologice úi a condiĠiilor igienico-sanitare. La păstrarea acestor produse un rol important revine microflorei lipolitice. Microorganismele anaerobe sunt suspendate în picăturile fine de lichid dispersate în masa de grăsime úi pot produce hidroliza lipidelor. Microflora aerobă se dezvoltă între hârtia de ambalat úi produs. Pentru a preveni mucegăirea margarinei, hârtia de ambalaj se impregnează cu acid sorbic 1%, care face parte din categoria acizilor graúi. Tabelul XIX.1 Microorganisme de alterare a grăsimilor complexe Bacterii

Pseudomonas fluorescens (elaborează o lipază foarte activă úi termorezistentă), Bacillus, Proteus, Acromobacter, Clostridium perfringens

Drojdii

Candida (poate să producă râncezirea parfumată datorată formării de compuúi cu influenĠă asupra gustului úi mirosului), Rhodotorula

Mucegaiuri

Aspergillius, Penicillium, Cladosporium (produc mucegăirea superficială, conducând la apariĠia de pete colorate caracteristice formării de pigmenĠi care pot să difuzeze úi în masa de produs)

97

XX. MICROBIOLOGIA FRUCTELOR Prin compoziĠia lor în substanĠe hidrocarbonate (ex. zaharuri simple), în acizii organici simpli (malic, citric, acetic, lactic), în substanĠe pectice, celuloză, lignină, fructele oferă un mediu favorabil pentru dezvoltarea drojdiilor úi mucegaiurilor dar nu úi pentru bacterii deoarece nu conĠin vitamine B. Contaminarea cea mai masivă a fructelor se produce în timpul transportului úi manipulării acestora. Tabelul XX.1 Microfloră de contaminare a fructelor Microorganisme patogene

Microorganisme fitopatogene

Microorganisme organotrofe

Salmonella, Shigella, Vibrio, Escherichia coli, Clostridium (botulinum)

Diplodia, Fusarium, Peronospora, Phytophtora

Alcătuiesc microfloră epifită úi produc alterarea în timpul păstrării

Alterarea dată de microorganisme organotrofe este favorizată de următorii factori: supramaturarea fructelor, subĠierea înveliúului, existenĠa leziunilor, a înĠepăturilor de insecte.

98

Tabelul XX.2 Microorganisme organotrofe de alterare úi defectele pe care le produc Clasa Bacterii Drojdii

Mucegaiuri

Genuri úi specii

Caracteristici de alterare

Erwinia

Realizează înmuierea úi terciuirea fructelor.

Lactobacillus plantarum

Produce acrirea fructelor.

Rhodothorula, Sporobolomyces

Dezvoltarea acestora este posibilă când există leziuni

Kloeckera, Torulopsis, Candida, Saccharomyces, Hansenula,

úi produc înmuierea fructelor.

Altemaria

Se dezvoltă pe fructele dulci úi produce putrezirea neagră a fructelor citrice care se înmoaie.

Aspergillus (niger, glaucus)

Se dezvoltă pe fructe uscate: alune, nuci.

Aspergillus flavus

Se dezvoltă pe arahide la umiditate >10% úi t>21°C.

Botrytis cinereae

Produce

putrezirea

cenuúie,

elaborează

enzime

pectolitice úi formează fetru cenuúiu pe suprafaĠa fructelor afectate. Cladosporium

Este agentul putrezirii brune al fructelor uscate

Fusarium (oxisporum, roseum)

Produce mucegăirea internă a fructelor formând un fetru alb-roz în loja seminĠelor.

Mucor

Se dezvoltă în condiĠii de refrigerare úi conduce la putrezirea neacidă úi terciuirea fructelor.

99

Penicillium expansum

Produce putrezirea albastră a merelor perelor, cireúelor úi piersicilor, dezvoltându-se concentric în jurul înĠepăturii de insecte, în jurul coloniei formându-se o zonă sticloasă, maronie. Elaborează patulina, o micotoxină cancerigenă termorezistentă inactivată în timpul proceselor fermentative.

Penicillium (digitatum, italicum)

Sunt agenĠii de alterare a lămâilor, portocalelor.

Rhizopus

Conduce la putrezirea umedă úi acidă.

Sclerotinia sclerotiorum

Afectează caisele, cireúele, viúinele, prunele prin înmuiere. Defectul se numeúte putrezire albă deoarece daFă umiditatea este ridicată se formează un fetru alb cu picături de apă la suprafaĠă úi scleroĠi de culoare brună-neagră.

Trichothecium roseum

Conduce la putrezirea amară a fructelor cu umiditate

Mucegaiuri

Mucegaiuri

mică úi determină zbârcirea úi întărirea fructului.

Bacterii

Zygosaccharomyces, Hanseniaspora

Afectează fructele uscate cu umiditate > 22 % úi fac parte din categoria drojdiilor osmotolerante.

Pseudomonas, Bacillus

Se pot dezvolta pe fructe congelate.

100

Alterări ale sucurilor de fructe Din punct de vedere microbiologic reprezintă un mediu foarte nutritiv, cu pH acid, favorabil dezvoltării drojdiilor, mucegaiurilor úi bacteriilor acidotolerante. Tabel XX.3 Alterări ale sucurilor de fructe Alterări ale sucurilor de

Caracteristici de alterare

AgenĠi de alterare

fructe Alterarea bacteriană dată Se produce un voal mucilaginos la suprafaĠă, de bacteriile acetice

tulburarea úi apariĠia gustului acru penetrant.

Alterarea bacteriană dată Afectează citricele úi formează acid lactic, CO2, de bacteriile lactice diacetil úi acetonă care conferă gust acru-dulceag impropriu.

Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum Lactobacillus brevis

Alterarea dată de

Mucegaiul se dezvoltă la suprafaĠa sucurilor

Penicillium,

mucegaiuri

Săstrate cu gol de aer insuficient pasteurizate. Sucurile pe care s-a dezvoltat Aspergillus conĠin aflatoxine.

Aspergillius flavus

101

Siropurile pe bază de fructe se conservă datorită conĠinutului ridicat în zahăr (35-65%). Singurele microorganisme care se mai pot dezvolta sunt drojdiile osmotolerante care fermentează zahărul siropurilor transformându-l în alcool, acid acetic úi CO2. Alterarea siropurilor începe de la suprafaĠă deoarece stratul superficial este mai higroscopic, iar prin consum de zahăr se reduce conĠinutul în substanĠă uscată al acesteia. Alterări ale băuturilor răcoritoare %ăuturile răcoritoare sunt nutritive datorită conĠinutului în zahăr, au pH acid prin adaos de acid citric. Efectul restrictiv pentru microorganisme este dat de conĠinutul în CO2. Aceste sucuri se pot altera foarte uúor datorită bacteriilor úi drojdiilor iar stabilitatea lor biologică este dată de raportul pH/ substanĠă conservantă/ CO2.

102

Tabel XX.4 Alterări ale băuturilor răcoritoare Microorganisme de alterare a

Caracteristici ale alterării

Eăuturilor răcoritoare Bacterii

Leuconostoc mezenteroides

Formează acid lactic, acid acetic, alcool etilic, CO2, iar prin polimerizare formează dextran care conduce la creúterea vâscozităĠii băuturilor.

Lactobacillus

Transformă acidul malic în acid lactic care conferă gust de ború.

Acetobacter, Acetomonas

Produc prin fermentaĠie acid acetic úi conduc la oĠetirea Eăuturilor.

Drojdii

Saccharomyces, Candida, Pichia

Dacă închiderea buteliilor nu este corespunzătoare există posibilitatea dezvoltării drojdiilor oxidative care formează voal la suprafaĠă úi conferă gust de esteri.

103

XXI. MICROBIOLOGIA LEGUMELOR Microflora epifită a legumelor este foarte bogată, se acumulează în cursul creúterii úi formării úi constă în bacterii lactice úi bacterii provenite din sol. Acestea se pot înmulĠi la suprafaĠa frunzelor legumelor datorită metabolizării substanĠelor secretate de frunze. Drojdiile se găsesc în număr mai mic datorită lipsei de apă de pe suprafaĠa frunzelor úi datorită unui pH apropiat de neutru úi a unei concentraĠii scăzute de zahăr. Sursa de contaminare a legumelor poate fi úi apa de irigaĠii. Legumele prezintă o imunitate naturală conferită de cuticula de protecĠie care însă, în cazul UăGăcinoaselor, la smulgerea din sol, acolo unde s-a produs ruptura radicelelor, prezintă locuri favorabile dezvoltării microorganismelor. Mare parte din legume au în compoziĠia lor fitoncide, de exemplu: ceapa conĠine alicina, usturoiul - alilsulfonat, ridichea - sulforaphen. Clorofila din frunzele verzi are de asemenea efect antimicrobian. Alterări microbiene ale legumelor Bacteriile din sol úi apă, mai ales cele care produc enzime pectolitice determină înmuierea Ġesuturilor vegetale úi produc putrezirea la cartofi (culoare roz cenuúie úi macerare), morcovi, varză (colorare úi consistenĠă mucilaginoasă). AgenĠii acestor tipuri de alterări sunt: Erwinia caratovora, Xanthomonas campestris.

104

Cartofii sunt alteraĠi de bacterii din genul Pseudomonas, care se pot dezvolta pătrunzând prin leziuni ale cojii. Corynebacterium sepedonicum produce degradarea sub coajă a răGăcinoaselor care conĠin amidon úi conduce la putrezirea inelară. Alterarea predominantă este de natură fungică. În tabelul XXI.1 sunt prezentate alterări ale legumelor produse de mucegaiuri, speciile semnificative care le produc úi caracteristicile de alterare. O cale importantă de conservare a legumelor constituie murarea - proces natural, spontan, prin care este favorizată fermentaĠia lactică provocată de microflora epifită. Această fermentaĠie naturală este posibilă deoarece la suprafaĠa legumelor, a frunzelor există o microfloră lactică permanentă (bacterii 6

lactice homo/heterofermentative). La exteriorul frunzei se găsesc 2ǜ1O bacterii/g úi chiar în frunzele din inima verzei se găsesc 4000 bacterii/g. OperaĠiile premergătoare declanúării procesului de fermentaĠie sunt: spălarea superficială, îndepărtarea particulelor de sol úi frunze alterate, Aceste operaĠii se realizează făUă a îndepărta marea majoritate a bacteriilor lactice. După spălare se face imersarea în soluĠie de NaCl - care are rol foarte important. Cu sarea se mai adaugă microelemente Mn, Mg care uneori sunt cofactori enzimatici care stimulează fermentaĠia lactică. Se foloseúte sare necristalizată. Prin imersare în soluĠie de saramură are loc procesul de plasmoliză a foilor de varză, eliberarea sucului celular cu un conĠinut suficient de nutrienĠi úi alĠi factori de creútere.

105

Alterări produse de mucegaiuri Mucegaiuri de alterare

Caracteristici de alterare

Alternaria

Produce putrezirea neagră úi umedă

Colletotrichum

Produce pătarea úi necrozarea Ġesutului la păstăi de fasole, mazăre, soia, ceapă, dezvoltând pete cenuúii cu margini roúii; formează scleroĠi de culoare neagră.

Didymella

Produce putrezirea tomatelor formând la exterior vizibile pete negre, mici úi circulare, iar în interior Ġesutul este întărit úi are culoare închisă, în final în urma extinderii se produce mumifierea Produce putrezirea umedă la mazăre, fasole, castraveĠi, tomate, cartofi; formează un micliu pâslos

Fusarium

Tabelul XXI.1 Specii semnificative A. radicina (brasicae, solani) C. lagenarium (castraveĠi) C. circinans (ceapă) D. licopersici

F. culmorum, F. oxysporum

Peronospora Phoma

Produce putrezire uscată a verzei Produce putrezirea neagră la tomate, morcovi, Ġelină

P. brassicae Ph. distructiva Ph. rostupii

Phytophtora Sclerotinia

Afectează cartofii colorând Ġesutul în negru Produce putrezirea albă la morcovi, sfeclă, tomate, cartofo, Ġelină, acoperind cu un fetru alb pe care apar scleroĠi úi dau înmuierea Ġesuturilor interne Afectează tomatele coapte prin mucegăire úi putrezire umedă Conduce la putrezirea brună a morcovilor, verzei, Ġelinei, sparanghelului

Pt. infestans S. sclerotiorum

Ryzopus, Mucor Rhizoctonia

106

R. crocorum

CondiĠiile de fermentare sunt astfel dirijate încât este favorizată dezvoltarea bacteriilor lactice care câútigă în competiĠie cu celelalte organisme. Murarea verzei are loc în mai multe etape diferenĠiate din punct de vedere microbiologic: I. În primul stadiu se dezvoltă microfloră aerobă - heterogenă (drojdii, mucegaiuri, bacterii aerobe) care consumă oxigenul dizolvat în saramură. Dintre bacteriile care acĠionează în acest stadiu amintim Flavobacterium rhenanum care poate să producă un pigment gălbui plăcut, Pseudomonas, Enterobacter (pseudoferment lactic). În această etapă se obĠine o cantitate mai mică de acid lactic, dar se formează acid succinic, acetic, fumaric, CO2, H2, cantităĠi mici de CH4 (din degradarea acidului acetic) - substanĠe de aromă cu efect pozitiv. II. În al doilea stadiu este inhibată microflora aerobă úi se dezvoltă bacterii din genul Leuconostoc (mezenteroides, dextranicum), care fermentează zahărul cu formare de acid lactic, acid acetic, alcool etilic, CO2, manitol, esteri. Pe măsură ce se acumulează acid lactic dezvoltarea lui Leuconostoc este inhibată, acesta fiind sensibil la scăderea de pH úi la formele nedisociate ale acidului lactic úi acetic. În această etapă se mai formează compuúi de aromă ca: alcool izoamilic, n-hexanol, alil-izotiocianat, iar în unele cazuri prin formarea de dextran se produc defecte de murare. Primele două stadii se termină în aproximativ 3-6 zile. III. În al treilea stadiu (principal) are loc fermentaĠia lactică propriu-zisă, datorată bacteriilor Lactobacillus plantarum (foarte rezistentă la sare - max. 12%), Bacterium acetilcholini (produce acetilcolina, substanĠă fiziologică activă cu efect hipotensiv).

107

Ca rezultat al activităĠii microbiene, zeama acumulează o serie de vitamine produse de bacteriile lactice úi drojdii osmotolerante (Zygosaccharomyces rosei, Schizosaccharomyces baili, Debaryomyces). Faza poate dura trei săptămâni úi se acumulează acid lactic în concentraĠii de 1,5-2%, concentraĠii care inhibă activitatea bacteriei Lactobacillus plantarum. IV. În ultimul stadiu, glucidele reziduale pot fi fermentate cu formare de acid lactic, acid acetic, alcool, manitol úi CO2 de către bacteriile acidotolerante úi heterolactice din specia Lactobacillus brevis. Acest microorganism este mai tolerant la sare, poate să fermenteze úi pentoze (care sunt eliberate în suc la hidroliza Ġesutului vegetal produs de enzimele din varză). Prin murare se asigură conservarea de durată la temperaturi mai mici a legumelor, datorită faptului că se acumulează acid lactic (maxim 2,5 %) úi acid acetic - raportul acid lactic /acid acetic fiind de 4:1. După fermentaĠie, la păstrare, odată cu creúterea temperaturii, ca urmare a unor relaĠii de comensalism se produc alterări ale produselor murate. AgenĠii de alterare sunt microorganisme acidotolerante care consumă acid lactic ca sursă de carbon: drojdii (Hansenula anomala, Candida valida), care formează un voal mucilaginos úi mucegaiuri din genul Geotrichum. În succesiune, după ce s-au dezvoltat microorganismele care au consumat acidul lactic, ducând la creúterea pH-ului, pot să se dezvolte bacterii de putrefacĠie care degajă miros neplăcut prin degradarea proteinelor rămase, aproape în totalitate, netransformate. La castraveĠi, poate să apară un defect datorat lui Enterobacter aerogenes care determină fermentaĠia heterolactică cu formare de CO2, H2 astfel încât castraveĠii se umflă.

108

CAPITOLUL XXII. MICROBIOLOGIA CONSERVELOR Conservele sunt produsele alimentare gata preparate pentru consum, de origine vegetală, animală sau mixtă, ambalate în recipiente ermetic închise, nepermeabile pentru lichide gaze úi celule microbiene úi care au fost supuse unui tratament termic (pasteurizare sau sterilizare). În industria conservelor se folosesc materii prime cu încărcare microbiană mare, de aceea în procesele tehnologice, până la sterilizare se urmăreúte inactivarea parĠială sau în totalitate a acestor microorganisme prin: - spălarea cu apă curată; - adăugarea de substanĠe dezinfectante care să crească efectul spăOării (dodecil, dimetil) úi să reducă sporularea; - opărirea (blanúarea), necesară din punct de vedere biochimic deoarece inactivează unele enzime care produc modificări ale culturilor; are loc úi o reducere a numărului de microorganisme. La conservele de origine animală, condimentele, sarea úi alte materiale auxiliare trebuie tratate termic sau chimic pentru a reduce microflora de contaminare. O sursă importantă de contaminare a conservelor o reprezintă cutiile de conserve (160000 bacterii/cutie tablă, 22000 mucegaiuri/cutie tablă); recipienĠi de sticlă necesită spălarea úi dezinfectarea. Apa folosită, mai ales la clătiri, trebuie să fie corespunzătoare din punct de vedere sanitar, să conĠină 3 3 mai puĠin de 1000 germeni/m , bact. coliforme < 300/m

109

Sterilizarea este procesul de denaturarea a proteinelor citoplasmatice úi are ca rezultat inactivarea microorganismelor. Factorii care influenĠează viteza de inactivare a microorganismelor 1) Temperaturile supramaximale. Formele vegetative ale bacteriilor úi mucegaiurilor se inactivează la t = 80-90°C (2-5 min.), ale drojdiilor la la 60°C, iar ascosporii de drojdie la 75-80°C. Formele cele mai rezistente sunt cele bacteriene sporulate (endosporii bacterieni), inactivarea realizându-se mai greu la sporii cu dimensiuni mici. 2) CompoziĠia mediului în care se află celulele. Protidele úi lipidele au rol protector asupra celulelor, de aceea la carne regimul de sterilizare este mai drastic. PH-ul acid favorizează o sterilizare mai rapidă, iar în mediu cu sare sterilizarea se face mai repede dacât în mediul cu zahăr. 3) ConsistenĠa mediului. Dacă este mare se stabileúte regimul de temperatură úi timpul de sterilizare care obligatoriu trebuie să distrugă pe cea mai periculoasă dintre bacteriile sporulate - Clostridium botulinum tip A. 4) Numărul de microorganisme din produs úi natura microflorei úi a condiĠiilor de sterilizare. Există posibilitatea ca în produsul conservat să rămână o microfloră remanentă care, după ce-úi revine din starea de inactivitate creată de úocul termic, să devină activă úi să altereze. După sterilizare, temperatura optimă de dezvoltare a bacteriilor termofile este mai mică decât temperatura optimă la care se dezvoltă înainte de úocul termic.

110

Alterările conservelor sunt specifice, datorate bacteriilor sporulate care au rezistat mai bine la regimul de sterilizare. Tabelul XXII Alterări ale conservelor Tipuri de alterări Caracteristici de alterare Alterarea plat acidă a Conservele alterate se acresc, zahărul este

AgenĠi de alterare Bacillus

conservelor cu aciditate transformat în acid lactic, capacul acestora nu se mică (pH > 4,5-5) desface

stearothermophillus

Alterarea prin bombaj a Se produce în urma fermentaĠiei butirice úi are

Clostridium (nigrificans,

conservelor cu aciditate loc degradarea proteinelor cu formare de gaze H2S, CO2, H2 mică

botulinum, thermosaccharoliticm)

Alterarea plat acidă a Produce acrirea prin formare de acid lactic conservelor cu aciditate mare (pH< 4,5)

Bacillus (coagulans, termodurans)

Bombajul conservelor cu Acumulare de gaze în recipient

Bacillus macerans,

aciditate mare

Clostridium (pasteurianum butiricum, tyrobutiricum)

111

BIBLIOGRAFIE Anghel, I., Toma, N. ú.a., 1989, Biologia úi tehnologia drojdiilor, vol. 1, Editura Tehnică, Bucureúti; Angliei, I., Vassu, T., Herlea, V., Dan, V. ú.a., 1991, Biologia úi tehnologia drojdiilor, vol. 2, Editura Tehnică, Bucureúti; Anon, I., 1988, Food Biotechnology, Can. Irist. Food Sci. Technol. J., 21; Banu, C., coordonator, 2000, Biotehnologii în industria alimentară, Editura Tehnică, Bucureúti; Bâlbâie, V., 1987, Bacteriologie medicală, Editura Medicală, Bucureúti; Bârzoi, D., 1985, Microbiologia produselor de origine medicală, Editura Ceres, Bucureúti; Bibek, Ray, 1986, Fundamentai Food Microbiology, CRC press; Bourgeois, C., 1996, Microbiologie Alimentaire, Tome 1; Dan Valentina, 1975, Microbiologie Industrială, Universitatea GalaĠi; Dan Valentina, 1975, Microbiologia cerealelor úi produselor derivate, Universitatea GalaĠi; Dan Valentina, 1977, Microbiologia produselor din industrii alimentare extractive, Universitatea GalaĠi; Dan Valentina, 1999, Microbiologia produselor alimentare, vol. 1, Editura Alma, GalaĠi; Dan Valentina, 2000, Microbiologia produselor alimentare, vol. 2, Editura Alma, GalaĠi; Duca, E., Duca, M., Furtunescu, G., 1979, Microbiologie medicală, Editura Didactică úi Pedagogică, Bucureúti; Earle, R., 1983, Unit Operations in Food Processing, Pergamon Press; Harrigan, W. E., Park R„ 1991, Making Safe Food, Ac. Press London; Hunter, Cevera, J., 1996, Maintaining Cultures for Biotechnology and Industry, Ac. Press London;

112

Jay M., James, 1992, Modern Food Microbiology, Avi Book, N.Y.; Macrae, R., 1993, Encyclopedia of Food Science, Food Technology and Nutrition; Rotaru, G., Moraru, C., 1997, Analiza riscurilor. Punctele critice de control, Editura Academica, GalaĠi; Segal, B., Dan, V., Segal, R., 1985, Determinarea calităĠii produselor alimentare, Editura Ceres, Bucureúti; Tofan, Clemansa, 2001 - Igiena úi securitatea produselor alimentare, Ed. AGIR, Bucureúti. Tofan, Clemansa, Bahrim, G., Nicolau, A., Zara, M., 2002 - Microbiologia produselor alimentare Tehnici úi analize de laborator, Ed. AGIR, Bucureúti. Tofan, Clemansa, 2004 - Microbiologie alimentară, Ed. AGIR, Bucureúti Zarnea, G., Topală, N., 1988, Biotehnologia úi societatea contemporană, Microbiologie industrială úi biotehnologie, Iaúi.

113