Biotehnologii alimentare

Biotehnologii alimentare •

Tehnologii de utilizare a enzimelor in produsele agroalimentare

•

Tehnologii de obtinere a biopreoteinelor

•

Tehnologii de obtinere a lipidelor microbiene

•

Tehnologii de obtinere si utilizare a glucidelor microbiene si vegetale

•

Tehnologii de obtinere a vitaminelor microbiene

Biotehnologii de obtinere si utilizare a aditivilor alimentary •

Tehnologii de obtinere a substantelor aromatizante si a potentatorilor de arome

•

Tehnologii de obtinere a colorantilor de origine vegetala si microbiana

•

Tehnologii de obtinere si utilizare a antioxidantilor naturali

•

Tehnologii de obtinere si utilizarea a probioticelor, prebioticelor si a simbioticelor

Biotehnologii alimentare traditionale •

Industria produselor de panificatie

•

Industria berii

•

Industria produselor lactate

•

Industria carnii

•

Industria vinului

•

Industria conservelor

Avantaje ale biotehnologiilor alimentare •

imbunatatesc calitatea, siguranţa, valoarea nutriţională a produselor aliumentare

•

cresc varietatea alimentelor disponibile pentru consum uman

•

sporesc eficienta productiei, procesarii si distribuirii alimentelor

•

ofera solutii de valorificare superioara a subprodusele si deseurile

MICROORGANISME FOLOSITE IN BIOTEHNOLOGIA ALIMENTARĂ

Viaţa Terrei nu ar fi posibilă fără existenţa microorganismelor, pentru că acestea stabilesc echilibrul între substanţele organice şi cele anorganice, între materia vie şi materia nevie. Industria alimentară, în mare parte, este de neconceput fără existenţa

microorganismelor care sînt folosite pentru conservare, obţinerea de produse alimentare datorită acţiunii lor fermentative (produse lactate acide, unt, brînzeturi, bere, vin, pâine, alimente fermentate din cereale şi leguminoase etc.). In general, produsele rezultate în urma acţiunii microorganismelor pot fi clasificate în celule şi biomasă, metaboliţi primari, metaboliţi secundari şi enzime. Celule şi biomasă. Numeroase produse alimentare sunt consumate împreună cu celulele microorganismelor folosite pentru fermentare (produse lactate fermentate, produse de carne şi peşte fermentate, produse tradiţionale fermentate de origine vegetală, pâine) sau se consumă numai mediul fermentat, celulele fiind îndepărtate, cum este cazul băuturilor alcoolice de tipul berii, cidrului, vinului etc. In cazul biomasei, aceasta poate fi utilizată ca aditiv de fermentare (drojdie de panificaţie) sau aditiv de îmbogăţire a produselor alimentare cu proteine, respectiv ca furaje pentru păsări, animale, peşti. O serie de microorganisme sunt folosite sub forma de inocul de celule ca bioinsecticide, micoerbicide, vaccinuri. Metaboliţii primari. Sunt molecule mici, vitale pentru celulele vii în vederea producerii de macromolecule sau pentru convertire în coenzime (nucleotide, vitamine). Metaboliţii primari de importanţă pentru industria alimentară sunt alcoolul etilic, poliolii (manitolul, sorbitolul, xilitolul), conservanţi (acidul acetic, acidul lactic, acidul citric, acidul propionic), antioxidanţi şi sechestranţi (acidul ascorbic, acidul citric etc.), potenţiatori de aromă (glutamatul monosodic, 5'—IMP, 5'—GMP), acidulanţi (acidul acetic, acidul citric, acidul malic, acidul gluconic, acidul lactic, acidul tartric, acidul fumărie etc.), aminoacizi (L-lizina, L-triptofanul, L-fenilalanină etc.), vitamine (riboflavina, ciancobalamine, vitamina C, vitamine D), gaze (CO2). Metaboliţii secundari. Sunt produşi de un spectru larg de microorganisme şi pot fi folosiţi ca aditivi de stimulare (giberelinele) în producţia de malţ, de conservare (nizina) sau ca: coccidiostate, pesticide, bioinsecticide, inocul pentru seminţe, vaccinuri, antihelmintici etc., în producţia vegetală sau animală pentru a mări producţia de alimente necesare omului . De remarcat că, printre metaboliţii secundari se numără şi micotoxiele, în special aflatoxinele cu acţiune dăunătoare omului şi animalelor. Producţia de metaboliţi secundari este afectată de mecanismele determinate genetic ca: derepresia (inducţia), reglarea catabolică, reglarea feed-back la care trebuie adăugată reglarea de by-pass. Reacţiile de producere a celulelor, biomasei şi a metaboliţilor pot fi paralele, perfect consecutive (sau decuplate) sau parţial cuplate In funcţie de tipul de reacţie se conduce şi fermentaţia respectivă. Fermentaţiile pot fi conduse discontinuu sau continuu, impunîndu-se optimizarea lor. În această direcţie, în cazul fermentaţiei discontinue, optimizarea trebuie să rezolve două situaţii:  când substratul este inhibitor pentru producţia de metabolit (sau biomasă)  când produsul este inhibitor (biomasă sau metabolitul). Prima situaţie se întîlneşte, de exemplu, la obţinerea biomasei de drojdie de panificaţie, unde represiunea catabolică de către glucide antrenează o producţie de alcool etilic care trebuie evitată, cele două soluţii posibile fiind evitarea excesului de substrat, lucrîndu-se cu

cultura in „pat" şi, respectiv, plasarea unui detector de alcool în efluentul de gaz (CO 2), care permite să se cunoască aportul de substrat ce trebuie furnizat. A doua situaţie se întîlneşte, de exemplu, la producţia de culturi lactice, a căror dezvoltare este însoţită de formarea de acid lactic (bacterii homofermentative) sau alcool etilic/acid lactic (bacterii heterofermentative). Pentru a obţine celule de bacterii în cantitate de 60 g/1, este necesară o dializă a culturii, tehnică ce se poate aplica şi la fabricarea drojdiei de panificaţie, în care caz celulele de drojdie se separă prin centrifugare iar „laptele" de drojdie este reciclat. In acest fel se obţin 130 g drojdie/1. Sistemele de fermentaţie continuă se pot clasifica după natura biocatalizatorului (imobilizat sau nu, sistem eterogen sau nu, celule incluse, adsorbite, grefate prin covalenţă), gradul de reciclare al celulelor, gradul de amestecare a fluidelor reacţionabile în reactorul continuu . Producţia de enzime. Microorganismele produc o serie de enzime folositoare pentru industria alimentară şi alte industrii, constituind deci surse de enzime. Producţia de enzime va depinde de tipul de microorganism folosit şi de condiţiile de dezvoltare: compoziţia chimică a mediului de cultură, pH, temperatură, adaosul de substanţe de inducere sau scăderea cantităţii de substanţe represoare în mediu. Enzimele produse de microorganisme sunt utilizate în industria alimentară pentru bioconversia unor substanţe în altele, dar şi în alte scopuri (îmbunătăţirea calităţii produselor alimentare, creşterea capacităţii de conservare, creşterea digestibilităţii prin hidroliza enzimatică, îndepărtarea compuşilor nedoriţi din materiile prime sau produse alimentare, îmbunătăţirea tehnologiilor de prelucrare a produselor alimentare în sensul simplificării, scurtării procesului tehnologic şi micşorarea costurilor energetice etc Microorganismele intervin însă şi în sens negativ: datorită capacităţii lor patogene manifestată prin însuşirea de a pătrunde în organismul viu, se înmulţesc în acest organism, secretă toxine şi anihilază sistemele de apărare ale organismului viu. Nu trebuie neglijată nici capacitatea unor microorganisme de a elibera toxine (exotoxine) în mediul în care se dezvoltă, inclusiv în produse alimentare - prin al căror consum se produc toxiinfecţii alimentare. Pentru diverse subramuri ale ind. alimentare, in tratarea microbiologiei produselor de origine animala si vegetala se prezinta sursele posibile de contaminare (interna sau externa) utilizarea culturilor starter in biotehnologii alimentare si rolul procesulor microbiologice in fabricarea, conservarea siu asgurarea calitatii produselor alimentare.

Microbiologia laptelui Datorita compozitiei sale laptele este un mediu 13113i814n excelent pentru dezvoltarea numeroaselor microorganisme, conditii mai favorabile avandu-le bacteriile lactice. Grupele de microorganisme din lapte si semnificatia lor

Dintre grupele de microorganisme ce alcatuiesc microboita laptelui si pot fi active in lapte fac parte:  Bacterii lactice: prezenta bacteriilor lactice este de neevitat; dintre acestea fac parte streptococii lactici din genul Lactococcus si reprezentantii genului Lactobacilius;  Bacteriile propionice; provin din surse externe, se dezvolta lent in lapte si pot fi utilizate industrial la maturarea branzeturilor speciale;  Drojdiile, care apar ocazional si fac parte din genul Torulopsis, Kluyveromyces, Yarowia activitatea lor in lapte este redusa, deoarece bacteriile se inmultesc mai rapid;

Microbiologia branzeturilor Pentru obtinerea branzeturilor se poate folosi lapte crud, lapte in care bacteriile lactice trebuie sa reprezinte peste 50% din totalul micribiotic cu restrictii privind prezenta bacteriilor butirice, a bacteriilor coliforme, a bacteriilor de putrefactie, din Genul Pseudomonas. Din culturile microbiene utilizate la fabricarea branzeturilor fac parte urmatoarele microorganisme:  Bacterii lactice, din care lactococii cu speciile: Lactococcus Lactis, Lactococcus Cremoris, Lactococcus Lactis Diacetilactis si Streptococus Salivares. Dintre lactobacili se folosesc speciile lactobacilus casei etc. In lapte are loc inmultirea bacteriilor lactice favorizata de prezenta lactozei, a surselor asimilabile de azot, a potentialului de oxidoreducere. La fabricarea branzeturilor, dupa fermentarea lactozei, bacteriile lactice imobilizate in masa de coagul pot, dupa autoliza, sa fie o sursa de enzime cu rol in maturarea baranzeturilor.  Bacterii propionioce. Aceste bacterii se folosesc in culturi pure la fabricarea branzeturilor cu pasta tare si desen, deoarece fermenteaza lactoza si lactatii cu formarea de acid propionic. Dioxidul de carbon care se degaja lent si formeaza alveole caracteristice.  Bacterii alcalinizate, numite si "bacterii ale rosului" care sunt active la pH = 6,5 - 8,5 prooduc un pigment rosu si se dezvolta sub forma unor colonii pegmentate la suprafata branzeturilor pasta moale  Mucegaiuri selectionate ale genului penicilium cu speciile: - Penicilium Camemberti, folosit la fabricarea branzeturilor de tip Brie, Camembert cunoscut si sub denumirea de P. Candidum sau P. Caseicolo. Este un mucegai alb caracterizat prin acidotoleranta si se dezvolta si la valori de pH = 4,5. - Penicilium roqueforti, folosit la fabricarea branzeturilor tari in care se dezvolta intern sub forma de miceliu in scopul obtinerii sporilor de inocul, cultivatrea se face pe bucati de paine de secara, timp de 4 7 zile, pana cand se produce sporularea.

Microbiologia carnii Carnea este un element valoros din punct de vedere nutritiv, datorita prezentei surselor de carbon si de energie, sarurilor minerale, vitaminelor unui continut de apa libera de 67 - 71%. La fabricarea preparatelor din carne se foloseste carnea tocata, care poate prezenta o anumita contaminare bacteriana. Dintre materiile auxiliare, o sursa importanta de microorganisme o prezinta sarea care aduce in compozitie bacterii sporulate, bacterii tolerante la sare, inclusiv drojdii halotolerante. Cu cat sarea este mai purificata si se elimina compoonentele anorganice ale solului, nr microorganismelor este mai restrans. Condimentele desi se adauga in cantitati mici, au o incarcatura microbiologica foarte mare, mai ales in cazul plantelor aromatice care se incarca cu microoganisme in timpul cresterii. Culturi starter utilizate in industria preparatelor din carne. In tehnologia preparatelor din carne se pot folosi microorganisme cu rol util sub forma de cultiri starter care se pot adauga in pasta inainte de ungere sau sunt folosite la maturarea salamurilor uscate. Culturile starter sunt utilizate de culturi de bacterii lactice selectionate din genurilor Pediococcus Micrococcus, Lactobacelius. Culturile se adauga intr-un mediu nesteril; de aceea cantitatea culturii de productie adaugate trebuie astfel calculata, incat nr.de celule introduse in pasta de carne sa fie de cel putin 1000 de ori mai mare decat cel existent in microbiologia carnii. Aceste culturi produc o fermentatie lactica, determinand astfel o scadere a pH-ului care inhiba activitatea bacteriilor de putrefactie iar acidul lactic format contriibuie la obtinerea gustului placut. Unele culturi prezinta avantajul ca produc nitrat reductaza care catalizeaza formarea nitritilor ce se combina cu pigmentii din carne, formand nitrozohemoglobina care mentine o culoare rosie placute si o activitate lipolitica si protoelitica limitata, deci contribuie la acumularea de gus si aroma.

Microbiologia vinului Diversitatea sortimentelor de vinuri este dependenta de compozitia si caracteristica soiurilor de struguri, de calitatea si cantitatea microorganismelor care actioneaza in must si de factorii tehnologice de dirijare a activitatii microorganismelor de interes. Formarea vinului este conditionata de activitatea enzimatica a microorganismelor care ajung in mustul de struguri si care pot fi arbitrar incadrate in urmatoarele grupe: microorganisme permanent utile: drojdii de fermentatie denumite si drojdii de cultura sau drojdii tipice care apartin genului Saccharomyces, cu specia Sacch.cerevisiae subsp.ellipsoideus, la care se adauga tulpini cu capacitate fermentativa variata cu rol in formarea subst de aroma. microorganisme conditionat utile: drojdii cu putere alcooligena redusa, drojdii anascogene apartinanad genului Kloeckera si din genul Torulopsis. Aceste drojdii se inmultesc in must si produc fementatia alcoolica a glucidelor pana cand in mustul fermentat se acumuleaza 6...8º alcool etilic, concentratie care le inhiba activitatea.

Bacteriile malo-lactice pot actiona la sfarsitul fermentatiei mustului dupa separarea vinului de drojdii, in scopul reducerii aciditatii. In cazul in care aciditatea este normala, fermentatia prod de aceste bacterii este nedorita; Utilizarea de culturi pure de drojdii cu propietati biotehnologice cunoscute este practicata pe scara restransa. Selectionarea se face in institute de cercetare, in laboratoare centrale de vinficatie si sunt livrate in functie de necesitati.dintre drojdiile de vinificatie fac parte: drojdiile ptr vinuri albe, in care intra toate culturile pure ce gasesc conditii favorabile pentru fermentatia mustului obtinut din strguri copti care se inmultesc rapid, fermenteaza complet zaharul si se depun usor la sfarsitul fermentatiei; drojdiile pentru vinuri rosii, care trebuie sa aiba aceleasi calitati ca si cele ptr vinuri albe, in plus trebuie sa fie rezistente la concentratii mai ridicate in substante tanante si colorante; drojdiile alcoolorezistente, tulpini ce apartin speciei Saccharomyces bayanus, care se inmultesc bine in prezenta de alcool format prin fermentatie la care se adauga alte calitati; drojdiile ptr sampanie, care sunt tulpini alcoolorezistente ce pot produce fermentarea la presiuni ridicate de dioxid de carbon, pana la 0,6 Mpa, dand vin cu o buna spumare. drojdiile sulfitorezistente, drojdiile care pot produce fermentatia la concentratii ridicate in dioxidul de sulf (150-200mg dmˉ³ obtinute prin cultivarea lor in medii cu crersterea concetratie de dioxid de sulf pana se produce adaptarea; drojdii termotolerante si psihrofile care produc fermentatia la 30...35°C si respectiv, la 4...10°C; drojdiile de tip Xeres, tulpini ce apartin speciei Saccharomyces bayanusoviformis care la accesul aerului, formeaza rapid la suprafata vinului o pelicula cu producerea de subst. de gust si aroma se dau caracterul acestor vinuri speciale.

Microbiologia cerealelor Cerealele, in momentul recoltarii, contin o microbiota bogata si heterogena alcatuita din microorganisme aparute la suprafata boabelor in timpul cresterii, formarii si maturarii bobului si in perioada de recoltare. Din punct de calitativ, in functie de provenienta, microbiota cerealelor poate fi reprezentata de doua grupe de microorganisme: -

microbiota "de camp" care include microorganisme alipite in cursul coacerii;

-

microbiota "de depozit", care include microorganisme alipite la transport si pastrare.

Din punct de vedere cantitativ, numarul de microorganisme/g boabe este foarte variat, si in general, nr de spori de mucegaiuri, chiar pe boabe de f buna calitate, ajunge la 100-1000*g-1 iar nr de bacterii actinomicete, la 102-105*g-1, in functie de marimea boabelor

Microorganisme utile sunt: drojdia responsabila pentru: fermentatia alocoolica a zaharului din faina, cresterea aluatului porozitarea si aroma painii; bacteriile lactice homo- si heterofermentative introduse in aluat sub forma de culturi pure sau odata cu faina, responsabile de fermentatia lactica a glucidelor din aluat si de formarea substantelor de aroma; bacteriile propionice folosite in culturi starter, deoarece produc CO 2 si de acid propionic cu efect fungistatic, ce contribuie la conservarea mai buna a painii si la prevenirea mucegairii.

CULTURI STARTER DE MICROORGANISME Definitie: Culturile starter sunt definite ca acele culturi care se obţin plecând de la cultură pură stoc şi care prin trecere prin culturi intermediare devin apte de a fi folosite pentru producţia unor alimente fermentate.Culturile starter pot fi formate dintru-un singur microorganism sau din mai multe microorganisme.

Utilizare: Culturile starter sunt utilizate în vederea:  dirijării unor procese biochimice prin care se asigură produsului un anumit grad de inocuitate (inclusive capacitatea de conservare)  asigurării unor însuşiri senzoriale  asigurării unor însuşiri nutritive Cerinţe: La folosirea culturilor starter în industria alimentară trebuie să se aibă în vedere următoarele :  să aibă o anumită concentraţie de microorganisme pe unitatea de produs şi un număr cât mai redus de germeni nedoriţi.  produşii de metabolism primari şi secundari să nu prezinte pericol pentru sănătatea oamenilor.  să nu conţină şi să nu producă antibiotice care se utilizează în scop terapeutic la om.  să aibă anumite activităţi specifice: producerea alcoolului, acidului lactic, reducerea azotului.  microorganismele existente să fie declarate cu numele ştiinţific întreg  speciile(suşele) noi, care se introduce în producţie, trebuie să fie înregistrate la Ministerul Sănătăţii şi să fie depozitate în colecţii cu nomenclator; înainte de introducerea în producţie să fie testate din punct de vedere al inocuităţii, în conformitate cu legislaţia în vigoare.

 speciile care pe baza noilor cunoştinţe ştiinţifice au fost recunoscute ca având potenţial patogen sau toxicogen, trebuie să fie supuse unui control riguros pentru fiecare suşă, realizându-se studii de de toxicitate pe termen lung, de carcinogenitate şi mutagenitate. Toate cele menţionate trebuie să constituie ca o obligativitate absolută , deoarece:  culturile starter se pot consuma odată cu produsul alimentar, în stare vie cum este cazul produselor lactate acide , brânzeturilor şi salamurilor crude , unele sortimente de bere, unele produse vegetale fermentate(varză murată, castraveţi muraţi , măsline);  culturile starter se pot consuma după distrugerea lor, rămânâmd în produsul alimentar atât ele cât şi produşii lor de metabolism , aşa cum este cazul brânzei proaspete de vaci şi a iaurturilor care au fost pasteurizate, produsele de panificaţie;  produsele de metabolism se consumă odată cu produsele alimentare , însă microorganismele sunt eliminate în cea mai mare parte, aşa cum este cazul berii , vinului, alcoolului alimentar , oţetului; Culturi starter concentrate de microorganisme Culturile starter concentrate sunt definite ca acele culturi dezvoltate în condiţii controlate, concentrate într-un volum mic şi conservate prin congelare sau uscare în vederea depozitării sau transportului. Culturile concentrate pot fi: bacterii, drojdii, spori de mucegai. In ceea ce priveşte culturile starter concentrate de bacterii, cele mai des utilizate sunt culturile de bacterii lactice. Culturile concentrate de bacterii pot fi utilizate pentru:  obţinerea culturilor starter de producţie  obţinerea produselor fermentate prin utilizarea directă în lapte , compoziţie cârnaţi, etc.

Obtinerea culturilor starter concentrate Tehnologia de obţinere a culturilor starter concentrate cuprinde urmatoarele operaţii: 1. inocularea mediului de cultură cu microorganismul din cultura stoc 2. incubare pentru multiplicare 3. concentrarea mediului împreună cu celulele sau separarea celulelor, de regulă prin centrifugare şi resuspendare într-un lichid adecvat 4. conservare prin congelare şi uscare 5. depozitare în stare congelată sau uscată In tehnologia de obţinere a culturilor starter concentrate trebuie ales un mediu de cultură care să asigure toate substanţele pentru dezvoltare, realizându-se un control riguros al temperaturii şi menţinerea unui nivel optim de pH.

Conservarea prin congelare a concentratului de microorganisme se face în următoarele moduri :  sub formă lichidă, în care caz , concentratul de bacterii se suspendă într-un antigel solubil în apă, care se utilizează în proporţie de 40-50% faţa de concentrat. Congelarea se realizează la -40oC (culturi subrăcite). Acest gen de conservare prezintă următoarele avantaje : -se împiedică acţiunea dăunătoare a gheţii asupra celulelor de bacterii -manupularea concentratului este mai uşoară -concentratul se poate încălzii până la temperatura de utilizare  congelarea în azot lichid (-196 oC), în care caz concentratul se amestecă cu un concentrat crioprotector: 10% glicerol, 7.5% lactoză (în cazul bacteriilor lactice )  conservarea prin reducerea conţinutului de apă, prin liofilizare, în care caz concentratul de bacterii se amestecă cu un suport adecvat (lapte praf degresat,lactoproteine pulbere, lactoză, zaharoză) după care se liofilizează. La liofilizare temperatura produsului nu trebuie să depăşească 40-45oC. După liofilizare se face ambalarea sub vid sau în atmosferă controlată de gaz inert. Depozitarea produselor liofilizate trebuie să se facă la temperaturi scăzute (- 18oC). Culturile starter concentrate trebuie să conţină 2.5*1010 şi 5.5*1010 celule viabile active /g sau ml produs.

CULTURI STARTER DE BACTERII LACTICE Culturile starter de bacterii lactice sunt folosite în diferite domenii: industria laptelui, industria cărnii, a produselor vegetale murate, a vinului, a panificaţiei, a sucurilor de fructe şi legume fermentate. Folosirea culturilor starter de bacterii lactice asigură produselor alimentare în care se introduce un anumit grad de inocuitate , deoarece bacteriile lactice produc:  acizi organici , în special acid lactic, acid acetic, alcool, CO2  substanţe bacteriocine eliberate în mediul de cultură  peroxizi ( H 2O2) In plus, bacteriile lactice intră în competiţie cu bacteriile patogene şi cu cele de alterare în ceea ce priveşte consumul de substanţe nutritive, iar datorită acidifierii mediului, consecinţă a acumulării acizilor organici, bacteriile patogene şi de alterare sunt inhibate în dezvoltarea lor(stafilococi,salmonele, etc.). Datorită acidităţii se inhibă şi dezvoltarea microflorei cu activitate proteolitică şi decarboxilazică, deci se formează cantităţi mai mici de amine biogene, iar în cazul cărnurilor sărate mai puţine nitrozamine. 1.1. CULTURI STARTER UTILIZATE IN INDUSTRIA LAPTELUI La obţinerea culturilor starter trebuie să se aibă în vedere , în mod deosebit următoarele : -

mediul de cultură tratamentul termic aplicat laptelui condiţiile de incubare interacţiunile dintre speciile din cultura starter eventualele infectari cu bacteriofagi instabilitatea culturilor starter de bacterii lactice

1.1.1 LAPTELE MEDIU DE CULTURA PENTRU CULTURI STARTER In ceea ce priveşte mediul de cultură –laptele, se menţionează faptul că,acesta nu este un mediu ideal pentru dezvoltarea bacteriilor lactice din două motive: a) Laptele crud nu are un conţinut optim de substanţe nutritive azotate, vitamine şi alţi factori de creştere, indispensabili bacteriilor lactice .  Există diferenţe genetice între specii şi suşe în ceea ce priveşte utilizarea lactozei şi galactozei. Astfel, culturile starter de iaurt (Lactobacillus bulgaricus şi Str.thermophilus) produc mai rapid acid lactic, dacă lactoza a fost în prealabil hidrolizată cu β-galactozidază. Din lapte, Lb.bulgaricus foloseşte numai glucoza.  De asemenea, azotul neproteic din lapte nu este satisfăcător cantitativ pentru bacteriile lactice care trebuie să posede activitate proteolitică pentru a hidroliza proteinele în scopul eliberării aminoacizilor necesari pentru nutriţia azotată. In această direcţie există diferenţe între specii şi tulpini. Tulpinile lente utilizează azotul neproteic, dar se dezvoltă greu.Tulpinile rapide, utilizează peptidele hidrolizate de ele, deoarece posedă echipament proteolitic puternic. In fapt, diferenţele dintre tulpinile lente şi rapide, constau în absenţa şi, respective prezenţa unor plasmide care conţin gene ce codifică sinteza de peptihidroloze (proteinaze şi peptidase).Tulpinile lente au pierdut aceste plasmide când celulele s-au divizat în cursul









dezvoltării, iar cele rapide le-au păstrat.Această situaţie poate apărea şi în cazul utilizării lactozei. Tipul de proteină din lapte, are influenţă, de asemenea, asupra dezvoltării bacteriilor lactice. Astfel, Lb.bulgaricus utilizează preferenţial β-cazeina ca sursă de azot, în timp ce leuconostocii prefera azotul dintru-un extract de drojdie. Tipul de aminoacizi folosiţi este diferit în funcţie de specie. Streptococii folosesc valina, glicina, histidina, izoleucina, în timp ce leuconostocii preferă valina şi glutamatul. In general, laptele conţine 20% din totalul aminoacizilor şi peptidelor necesare dezvoltării optime a leuconostocilor şi streptococilor. Adaosul de substanţe stimulatoare sub formă de extract de drojdie, extract din pancreas, sirop de porumb, suc de tomate, are drept scop îmbogăţirea mediului de cultură, laptele, cu factori stimulatori: aminoacizi, vitamine, substanţe minerale sau enzime proteolitice necesare hidrolizei iniţiale a proteinelor din lapte. In cazul bacteriilor lactice de aromatizare este necesară prezenţa în mediul de cultură a citratului şi a ionilor de Mg2+ şi Mn2+. b) Laptele crud conţine o serie de inhibitori naturali, cum ar fi lactotransferina, care exercită actiune bacteriostatică asupra tulpinilor care necesită prezenţa fierului în mediul de reacţie, lactoperoxidaza care manifestă actiune bacteriostatică faţa de strptococi, lizozimul care are acţiune bactericidă faţa de toate bateriile lactice.

TIPURI DE CULTURI STARTER UTILIZATE IN INDUSTRIA LAPTELUI Culturile starter utilizate în industria laptelui pot fi clasificate în: mezofile şi termofile. Culturile starter mezofile pot fi singulare, multiple şi mixte. Culturile starter singulare (single strain starter) conţin numai Str.lactis subspecia lactis , respective Str.lactis subspecia cremoris, ambii homofermentativi, care produc acid lactic (L+) în proporţie de 0.8%. Folosirea acestor culturi starter singulare a apărut ca o necesitate de a evita formarea ochiurilor de fermentare la unele brânzeturi. Culturile starter singulare prezintă următoarele avantaje:  Se poate utiliza continuu aceeaşi clutură cu activitate relativ constantă şi previzibilă  Nu este necesară alternarea culturilor, eliminându-se riscul deprecierii acestora de bacteriofagi  Se folosesc cantităti mici de inocul pentru obţinerea de cultură primară şi secundară  Influenţele sezoniere ale compoziţiei laptelui sunt reduse  Se creează condiţiile unei producţii standardizate de produse lactate (consistenţa calităţii produsului)  Cultura poate fi controlată şi supravegheată din punct de vedere al caracteristicilor sale Culturile starter mezofile prezintă, următoarele dezavantaje:  Pot fi depreciate de tulpinile producătoare de bacteriocine  Pot suferi pierderi de plasmide, deci pot pierde una sau mai multe funcţii metabolice Culturile starter multiple mezofile sunt acele culturi care se bazează pe folosirea a 5-6 tulpini selecţionate, neînrudite pe plan fagic şi cultivate separat până la stadiul de cultură primară sau până la stadiul de cultură starter de producţie, când se amestecă între ele. In aceste condiţii,

tulpinile nu se dezvoltă împreună decât cel mult 10 generaţii, ceea ce face ca nici o tulpină să nu devină predominantă. Culturile starter mezofile mixte sunt formate, de regulă, din două tipuri de bacterii lactice:  Bacterii lactice acidifiante: Str.lactis sau Str. Cremoris  Bacterii lactice producătoare de aromă: Str.diacetilactis sau specii de leuconostoci. Pentru a avea o aromă corespunzătore trebuie să se aibă în vedere următoarele: - temperatura optima pentru leuconostoci este de 24-27oC , cu o durată a unei generaţii de 3.2 ore la 26 oC şi 3.5 ore la 22 oC. Str. cremoris are durata unei generaţii de 1.5 ore la 22 oC, ceea ce înseamnă că există posibilitatea ca streptococii să domine leuconostocii în culturile starter mixte, de unde se impune condiţia să existe un anumit raport între streptococci/leuconostoci. - după producerea diacetilului, acesta se poate transforma în acetoină, respectiv 2,3 butilenglicol cu pierderea semnificativă a aromei Culturi starter termofile pot fi:  acidulante: Lb.acidophilus  acidulante –aromatizante, care la rândul lor pot fi constituite din una sau mai multe specii de lactobacili şi dintr-o specie de streptococci. Din această categorie se întâlnesc: -cultură starter termofilă pentru iaurt : Lb. bulgaricus şi Str.thermiphilus -cultură starter termofilă pentru brînzeturi: Lb. bulgaricus +Lb.lactis+Lb.helveticus+ Str.thermophilus. Utilizarea culturilor starter temofile este benefică deoarece:

 produc acid lactic, deci scade pH-ul laptelui şi determină coagularea acestuia (iaurt); la brânzeturi acidifierea favorizează eliminarea zerului din coagul  au activitate proteolitică şi contribuie la îmbunătăţirea proprietăţilor reologice şi la aroma produselor fermentate; produc aminoacizi prin proteoliză care stimulează dezvoltarea bacteriilor lactice  produc compuşi de aromă , aldehidă acetică şi urme de acetoină  produc substanţe cu caracter filant care influenţează vâscozitatea produsului(Str.termophilus în cultura pentru iaurt)  produc bacteriocine  produc apă oxigenată (Lb.bulgaricus) Pentru industria laptelui se folosesc, în special culturi concentrate de bacterii lactice şi propionice. Culturile concentrate de bacterii lactice se folosesc pentru:  brânza Cheddar, brânzeturi de tip italian, elveţian  brânza de vaci, smântână, lapte bătut, iaurt

Culturile de bacterii concentrate propionice se adaugă direct în laptele destinat fabricării brânzeturilor (nu se mai folosesc culturi intermediare).

Genul Lactobacillus Aparţine familiei Lactobacilaceae conform manualului lui Bergey. Această familie cuprinde bacterii sub forma de bastonaşe de lungimi şi grosimi variabile precum şi cocobacili scurţi, aşezaţi obişnuit în lanţuri în faza de înmulţire logaritmică. Sunt asporogene, imobile, gram pozitive, ana-erobe sau facultativ anaerobe. În general sunt catalazo-negative, citocrom oxidazonegative, nu reduc azotaţii, nu lichefiază gelatina. Au activitate proteolitică şi lipolitică redusă. Glucidele cele mai bine fermentate sînt lactoza, maltoza, zaharoza (mai ales în faza de dezvoltare), apoi hexozele (glucoza fructoza, galactoza). Pentru dezvoltare necesită substanţe minerale şi toate vitaminele din grupul B. Se dezvoltă bine în medii cu pH = 5,5 — 5,8 dar şi la pH < 5. Se pot dezvolta în limite largi de temperatură (5 ... 53°C), dar temperatura optimă este cuprinsă între 30 şi 45°C. În funcţie de temperatura optimă de dezvoltare, lactobacilii pot fi termofili (L. lactis, L. helveticius, L. acidophilus), temperatura optimă fiind 37...45°C şi mezofili (L. casei, L. plantarum), temperatura optimă fiind 28...30°C. Ambele grupe de lactobacili sînt homofermentative. Unii autori au clasificat streptobacteriile în acidorezistente şi neacidorezistente. Lactobacilii neacidorezistenţi produc compuşi aromatici (diacetil, acetonă), ceea ce înseamnă metabolizarea diversă a acidului piruvic. Produc de două ori mai mult diacetil şi acetoină decît cei acidorezistenţi. Se prezintă sub formă de bastonaşe cu lungime variabilă. Rar formează lanţuri. Se pot dezvolta la 2...15°C. Nu se dezvoltă la pH ≤ 5,6. Se utilizează la fermentaţia salamurilor crude cu pH = 5,9—6,1, produsele obţinute avînd durata mare de maturare, iar gustul final este dulceag. Streptobacteriile acidorezistente au forma de bastonaşe care formează lanţuri. Se dezvoltă bine la pH < 5 şi din această cauză se utilizează la fabricarea salamurilor crude cu maturare scurtă. Metabolismul lactozei. Lactobacilii hidrolizează lactoza cu ajutorul -galactozidazei şi fosfo--galactozidazei . Dacă Lactobacillus casei foloseşte pentru hidroliză lactozei fosfo-galactozidaza, majoritatea lactobacililor (Lactobacillus bulgaricus, lactis, helveticus) folosesc mai mult -galacto-zidaza. Această enzimă, în cazul lui Lactobacillus bulgaricus, are optimul de pH l= 7 şi este activată de Mg, Mn, Fe. In cele mai multe cazuri, lactobacilii preferă glucoza ca sursă de energie în comparaţie cu lactoza sau galactoza. Unii lactobacili eliberează din celulă galactoză obţinută din lactoza, ceea ce conduce la acumularea galactozei în mediul de cultură. Pentru a fi fermentată galactoză este transformată în glucozo-6-P iar aceasta este metabolizată în continuare pe cale homo- sau heterofermentativă. Activitatea proteolitică a lactobacililor. Deşi lactobacilii nu sînt consideraţi „proteolitici", ei îşi pot obţine azotul necesar dezvoltării din proteinele laptelui. Se consideră că

activitatea endopeptidazică a lactobacililor este asociată cu peretele celular iar activitatea exopeptidazica este localizată intracelular. Enzimele de suprafaţă produc hidroliză parţială a moleculelor mari de proteine din care se formează peptide suficient de mici pentru a putea fi transportate în interiorul celulei unde exopeptidazele continuă degradarea lor pînă la aminoacizii necesari creşterii. Activitatea proteolitică a lactobacililor este optimă la 45...50°C şi la pH = 5,2—5,8. Enzimele sînt complet inactivate prin încălzirea culturii la 70°C, timp de l min. In industria laptelui se utilizează Lactobacillus bulgaricus şi Lactobacillus lactis, singuri sau în amestec, la fabricarea iaurtului, chefirului, brînzei Emmenthal, brînzeturilor italiene. Lactobacillus helveticus este şi el implicat în unele din aceste produse. Lactobacillus acidophilus este folosit la fabricarea laptelui acidofil, laptelui acidofil nefermentat şi a altor produse acidofile. Lactobacillus casei se utilizează pentru obţinerea produsului japonez denumit yakult. Pentru industria cărnii interesează L. sake, L. curvatus dar în special L plantantm care se diferenţiază de celelalte specii ale genului Lactobactllus (29 specii), prin faptul că nu produce CO2 la fermentarea glucozei dar produce CO2 din gluconat. Alte utilizări. Lactobacilii interesează şi în fermentarea măslinelor, în fermentaţia produselor vegetale (varză, castraveţi), în producţia spirtului si a drojdiei presate în vederea acidificării plămezilor, la fabricarea unor produse de cereale (braga, cvas), la fabricarea acidului lactic prin fermentare.

Genul Streptococcus

Gilliland împarte streptococii în patru grupe: Pyogenic (Str. aglactiae, Str. pyogenes), Viridans (Str. salivarum, Str. bovis, Str. thermophilus), Enterococous (Str. faecalis, Str. faecium, Str. durans), Lactic (Str. lactis, Str. cremons, Str. diacetilactis). Alţi cercetători consideră că grupul streptococilor lactici cuprinde doar specia Str. lactis cu 3 subspecii: Str. lactis subspecia lactis, Str. lactis, subspecia cremoris, numit uzual Str. cremoris şi Str. lactis, subspecia diacetilactis (Str. diacetilactis). Streptococii lactici fermentează lactoza, zaharoza, maltoza la acid lactic, dezvoltându-se bine pe un substrat proteic nutritiv care trebuie să conţină peptide, aminoacizi şi vitamine din grupul B. Toate speciile sunt homo-fermentative. Streptococii lactici se grupează în diplo sau sub formă de lanţuri, mai lungi la dezvoltarea în bulion şi mai scurte la dezvoltarea în lapte. Habitatul obişnuit îl constituie laptele şi produsele lactate. Str. lactis şi Str. diacetilactis se izolează din laptele crud, iar Str. cremoris din produsele lactate acide. Str. thermophilus, inclus în grupa streptococilor Viridans de către Gilliland, este totuşi cooptat în grupa streptococilor lactici, deşi nu se încadrează din punct de vedere

serologic. Acesta este termofil (temperatura optimă de dezvoltare 37 ... 45°C), fapt care pledează pentru originea sa intestinală. Se poate dezvolta pînă la 50°C, dar nu şi la 20°C. Este sensibil la o concentraţie de 2% NaCl în mediu, fermentează un număr redus de zaharuri (zaharoza, lactoza, glucoza). Nu fermentează maltoza. Pentru dezvoltare are nevoie de vitamine din grupul B dar nu şi de purine şi pirimidine. Metabolismul glucidelor cu producere de acid lactic ca produs final principal. Streptococii lactici fermentează lactoza prin transformare mai întîi în glucoza şi galactoză-6-P. Streptococii lactici deşi sunt homofermentativi, în condiţiile în care glucidele din substrat sunt limitate, formează produşi finali de heterofermentaţie. Activitatea proteolitică. Activitatea proteolitică a streptococilor este apreciată ca fiind mai slabă decît a lactobacililor, fapt constatat prin determinarea azotului neproteic în laptele degresat inoculat cu Str. lactis. Se consideră că diferitele tulpini de streptococi degradează foarte puţin (sau chiar de loc) cazeina, deşi anumiţi streptococi (Str. cremoris) produc atît peptidaze extra-celulare cât şi intracelulare. Enterococii. Grupul enterococilor cuprinde speciile Streptococus faecalis, Streptocccus faecium şi Streptococcus durans. Se dezvoltă la 10°C dar şi la 45°C. Str. durans şi Str. faecium se găsesc în brînzeturile fabricate din lapte crud, ultimul posedând şi o bună activitate acidifiantă. Prin proteoliza cazeinei stimulează dezvoltarea bacteriilor din genul Leuconostoc. Str. faecium şi Str. durans se utilizează la fabricarea brînzei Cheddar în S.U.A. în scopul accelerării maturării.

Genul Pediococcus Aparţine familiei Streptococaceae şi cuprinde bacterii sub formă de coci perechi sau tetrade, ca rezultat al diviziunii alternative pe cele două planuri perpendiculare. Sunt imobile, asporogene. Metabolismul lor este predominant fermentativ, homolactic. Se produce acid lactic racemic (DL) din glucoza, fructoză şi manoză, sorbitolul şi amidonul nefiind fermentate. Nu lichefiază gelatina şi nu reduc azotaţii la azotiţi. Sunt anaerobi — microaerofili şi au necesităţi nutritive complexe. Multe specii sunt catalazo-negative. P. acidilacti este utilizat pentru produsele de carne fermentate la temperaturi mai ridicate, deoarece are dezvoltare bună la 40 ... 52°C, producînd rapid acid lactic şi deci scade efectiv pH-ul, produsul obţinut avînd gust acrişor. Atunci cînd se utilizează la fermentarea unor produse ce se menţin la temperaturi mai scăzute (15 ... 27°C), producţia de acid lactic este mai lentă. Avînd în vedere că pediococii produc acid lactic, antibiotice şi/sau bacteriocine, ei exercită şi o acţiune inhibitoare faţă de microorganismele patogene şi cele de alterare.

Genurile Micrococcus şi Staphylococcus Aparţin familiei Micrococcaceae care cuprinde bacterii sub formă de coci cu Ø = 0,3—0,5 ., cu diviziune în mai multe planuri, formînd grămezi sau pachete. Pot fi mobile sau imobile, asporogene, gram-pozitive, cu metabolism respirator sau fermentativ, catalazo-pozitive, aerobe sau facultativ anaerobe. Se pot dezvolta în medii conţinînd 15% NaCl. Produc acizi din glucoza fără a produce gaze. Pentru industria cărnii interesează anumite specii de micrococi şi stafilococi care sînt folosite pentru capacitatea lor de a reduce azotaţii şi azotiţii (contribuie la formarea culorii), pentru activitatea lor catalazică, de acidificare, proteolitică şi lipolitică. Dintre speciile de micrococi, mai des utilizate sînt Micrococcus aurantiacus şi Micrococcus varians. În industria laptelui, micrococii formează partea principală a populaţiei nelactice din lapte şi brînzeturi, tulpini aparţinînd genului Micrococcus utilizîndu-se pentru maturarea laptelui destinat brînzeturilor. Micrococcus freudenreichii, izolat din brinza Cheddar fabricată din lapte crud, a fost ulterior folosit în scopul accelerării formării aromei brînzei fabricate din laptele pasteurizat, datorită activităţii proteolitice şi lipolitice. In scopul accelerării maturării unor brinzeturi cu pastă presată s-a încercat adăugarea în lapte a proteazelor produse de micrococi (s-a folosit Rulactina, o metalo-protează cu activitate strict endopeptidazică, produsă de o tulpină de Micrococcus caseolyticus). Combinaţiile de micrococi şi stafilococi sunt eficace pentru activitatea azotat-reductazică şi catalazică. Staphylococcus carnosus acţionează mai bine decît micrococii în formarea culorii cărnii, reducînd azotaţii la azotiţi si respectiv azotiţii la oxid de azot, chiar în condiţii de aciditate ridicată a substratului. Aroma produselor la care este utilizată cultura starter de Staphylococcus carnosus este superioară. Combinaţia L. pentosus + Staphylococcus carnosus se comportă mai bine decît combinaţia L. plantarum + Staphylococcus carnosus, deoarece L. pentosus produce mai rapid şi mai intens acid lactic în comparaţie cu L. plantarum.

Genul Propionibacterium La fabricarea unor tipuri de brînzeturi (Emmenthal, Swiss, Gruyere) caracterizate prin prezenţa „ochiurilor" în pastă şi printr-o anumită aromă se folosesc bacterii din genul Propionibacterium, alături de bacterii lactice. Acestea sunt folosite şi pentru producţia de vitamină B12, a acidului propionic, a unor băuturi lactate. Sunt gram-pozitive, nesporulate sub formă de bastonaşe imobile, cu un capăt rotunjit şi celălalt ascuţit şi colorat mai slab. Celulele unor culturi pot fi sub formă de coci, elongate, bifurcate sau chiar ramificate. De obicei, celulele sînt singure, perechi, sau se aranjează în configuraţii V, Y, lanţuri scurte sau îngrămădiri.

MUCEGAIURILE

Mucegaiurile sînt cuprinse în patru clase mari din care, pentru industria alimentară, interesează Phycmycetes. Din clasa Phycomycetes, interesează (în sens pozitiv), genurile Mucor şi Rhizopus, aparţinînd familiei Mucoraceae. Aceste mucegaiuri care se întîlnesc pe diferite produse vegetale şi alimentare, sub formă de colonii pufoase, au o acţiune fcrmentativă netă. In afară de faptul că unele specii de Mucor şi Rhizopus se folosesc la obţinerea unor produse alimentare fermentate, mucegaiurile aparţinînd acestor genuri sunt surse importante de enzime, în principal, amilolitice şi proteolitice. Din clasa Ascomycetes genurile Aspergillus şi Penicillium. Dacă mucegaiurile din genul Aspergillus se utilizează mai puţin la fabricarea unor produse alimentare (de exemplu şuncă S.U.A. şi Spania), obţinerea de produse fermentate tradiţionale din Orientul îndepărtat, aceste mucegaiuri au o largă utilizare în obţinerea de preparate enzimate amilazice, proteazice, pectolitice. Mucegaiurile din genul Penicillium sunt mult utilizate în industria laptelui (brînzeturilor), cărnii (salamurilor crude), dar şi ca surse de enzime amilolitice, proteolitice şi pectolitice. Genul Mucor cuprinde specii cu aparatul vegetativ dintr-o singură celulă puternic ramificată, cu numeroase nuclee. Majoritatea speciilor sunt saprofite, preferând însă medii uşor acide, bogate în zahăr. Se înmulţesc pe două căi: asexuat şi sexuat. In primul caz sporii se formează în sporangi rotunzi sau piriformi lipsiţi de apofize, aflaţi la extremitatea unor prelungiri simple sau ramificate numite sporangiofori. Genul Rhizopus se deosebeşte de Mucor prin faptul că sporangioforii simpli — neramificaţi, pornesc mai mulţi din acelaşi loc iar sporangii au apofize. Genul Aspergillus cuprinde specii pluricelulare care produc pe suprafaţa substraturilor pâsle colorate. Speciile acestui gen au conidiofori unicelulari cu extremitatea aproape sferică, pe suprafaţa cărora se află prelungiri — sterigme ce produc şiraguri de conidii. Genul Penicillium se deosebeşte de Aspergillus prin conidiofori pluricelulari ramificaţi în formă de penson. În industria cărnii, culturile starter de spori de mucegai se utilizează la maturarea unor tipuri de şuncă şi a unor tipuri de salamuri crude fabricate în România, Italia, Ungaria, Elveţia, Spania, Franţa, Bulgaria, Austria, Belgia, R.F.G. (şi mai puţin în S.U.A., Israel, Iugoslavia, Polonia) In cazul salamurilor crude afumate sau neafumate, mucegaiurile de acoperire contribuie la reglarea eliminării apei din produs şi a schimbului de gaze, la formarea aromei şi la aspectul comercial al produsului. Aroma este, în general, mai evidentă la salamurile cu diametru mai mic. Produsele pot fi livrate cu mucegaiul de acoperire intact sau după „periere". Culoarea miceliului rămas este dependentă de varietatea mucegaiului folosit, în Italia se preferă o culoare alb-viorie, în Ungaria o culoare gri, în România o culoare alb-mat. Prin utilizarea

culturilor starter de spori de mucegai, se suprimă apariţia pe salamuri a mucegaiurilor toxicogene , precum şi a mucegaiurilor de „pătare" (care produc spoturi de culoare verde sau neagră), în special a mucegaiului Penicillium stoloniferum .

Penicillium nalgiovensis Tulpina selecţionată de Penicillium nalgiovensis este cea mai frecvent utilizată pentru însămînţarea de suprafaţă a salamurilor crude, deoarece acoperă în mod uniform si rapid produsul cu miceliu de culoare albă din care se dezvoltă condiofori purtători de conidii (spori). Acoperirea cu miceliu a produsului are loc după 3—4 zile de la însămînţare cu spori, iar corpii de fructificaţie cu condii apar după 5—6 zile de la însămînţare. Temperatura optimă de dezvoltare a acestui mucegai este de 22 ... 23°C.

Penicillium expansum Penicillium expansum se dezvoltă bine la 22°C, umiditatea relativă pentru sporulare fiind de 82%, pentru germinare 88%, iar pentru dezvoltare 92—95%. După însămînţarea batoanelor cu spori, produsul depozitat în încăperi cu ~ 90% umiditate se acoperă cu un strat compact şi pufos de miceliu, după aproximativ 8 zile; maturizarea deplină a mucegaiului (produs gata pentru periere) are loc după 30 zile de la însămînţare. Penicillium expansum nu produce micotoxine, dacă substratul conţine proteine cu sulf (cazul pastei salamurilor crude). In industria laptelui culturile fungice sunt necesare atât în fabricarea brînzeturilor cu mucegai în pastă cât şi cu mucegai la suprafaţă. Pentru brînzeturile cu mucegai în pastă (brînza Roquefort, Gorgonzola, Stilton, Gammelost etc.) se utilizează tulpini de Penicillium roqueforti. Pentru brînza de tip Camembert, cu mucegai la suprafaţă, se folosesc două specii de Penicillium: P. camemberti şi P. caseicolum. Aceste mucegaiuri au un rol fundamental în formarea aromei, consistenţei şi aspectului brînzeturilor respective, prin procesele de proteoliză şi lipoliză pe care le realizează.

Penicillium roqueforti Thom Acest mucegai creşte în colonii cu aspect pufos, catifelat, azonate, în general subţiri, cu conidiofori scurţi şi abundenţi, cu marginea cu aspect arhnoid, stelat sau ca o reţea. Conidiile sunt lungi, de culoare galben-verzui închis, adesea verzui, până aproape de negru pe spatele coloniei. Tolerează cantităţi mari de NaCl (5—8%) în mediu acid şi se poate dezvolta într-o atmosferă conţinînd doar 5% oxigen. Se dezvoltă bine la temperaturi de 20 ... 25°C (dar nu şi la temperaturi > 35°C), pe medii cu umiditate ridicată. Dezvoltarea abundentă a miceliului are loc la pH = 4,5—7,5. Mucegaiul poate folosi sulfatul de amoniu ca singura sursă de azot. Nu utilizează aminoacizii leucină, cisteină şi metionină. Produce enzime proteolitice şi lipolitice,

substratul avînd o deosebită influenţă asupra activităţii enzimatice. Prin cultivarea pe medii îmbogăţite în grăsime se obţine o cultură cu puternică activitate proteolitică şi lipolitică, acizii graşi eliberaţi fiind transformaţi în compuşi carbonilici şi în special metilcetonele rezultate prin -oxidarea acizilor graşi. Datorită echipamentului enzimatic proteolitic, conţinutul în aminoacizi liberi din brînzeturi creşte simţitor. P. roqueforti se dezvoltă în canalele şi golurile practicate în pasta brînzeturilor moi, producînd spori de culoare verde-închis şi astfel conferă brînzei respective aspect marmorat. Cercetările efectuate la Universitatea din Wisconsin, asupra toxinogenezei lui Penicillium roqueforti, au pus în evidenţă faptul că acest mucegai produce PR-toxina, nocivă pentru şobolani la care induce modificări histologice la nivelul ficatului, rinichiului precum şi hemoragii, fenomene tremorgene, avorturi şi retenţia placentei la mamifere. Pe lingă PR-toxină, în miceliul de Penicilliiim roqueforti, s-au pus în evidenţă şi doi alcaloizi asemănători cu cei produşi de către ergot: roquefortina şi izofumigaclavina. Aceşti doi alcaloizi au fost puşi în evidenţă şi în brînzeturile fabricate cu Penicillium roqueforti, în proporţie de 0,66—6,8 mg/kg produs. Ambele substanţe posedă acţiune neurotoxică. Roquefortina are DL50 = 15—20 mg/kilocorp la şoareci (administrare prin injectare intraperitoneală).

Penicillium camemberti şi Penicillium caseicolum

Aceste două specii de mucegai sunt strâns înrudite şi sunt utilizate în producţia brînzeturilor de tip Camembert, incluzînd Camembert, Brie, Neufchâtel, Coulommier, Garre de l'Est, Olivet. Tulpinile au fost izolate de pe brînzeturi sau din camerele (pivniţele) de maturare a brînzeturilor. Deşi strâns înrudite, cele două specii P. camemberti Thom şi P. caseicolum Bainer se deosebesc între ele prin caracteristicile fiziologice şi biochimice. Penicillium camemberti Thom denumit şi Penicillium album se utilizează pentru obţinerea de brînză tip Camembert cu textură mai untoasă, mai parfumată, dar de culoare grialburie. Penicillium caseicolum Bainer, denumit şi Penicillium candidum, se utilizează pentru obţinerea de brînză tip Camembert cu o textură mai compactă, aromă mai delicată şi o culoare alb-imaculată.

Culturi starter concentrate pentru industria carnii Culturile starter concentrate pentru industria cărnii pot fi culturi singulare sau în amestec. Ele pot fi formate din bacterii lactice (Lb.Plantarum, Lb.sake, Lb.alimentarius), pediococi (P.acidilacti , P.pentosaceus), stafilococi(S.carnosus, S.xilosus), micrococi(M.varians), etc. Culturile starter de micrococi sau stafilococi sunt recomandate la maturarea lentă a salamurilor crude, unde se realizează o scădere lentă a pH-lui la o valoare de 5.6-6.1, conferind produselor un gust acrişor iar realizarea consistenţei se realizează în timp. Culturile mixte de micrococi-stafilococi-lactobacili se utilizează pentru maturarea rapidă a salamurilor crude, în care caz realizarea consistenţei merge paralel cu acidifierea. Culturile starter concentrate utilizate în industria cărnii se gasesc sub formă lichidă sau liofilizate.Adaosul în compoziţie trebuie să asigure o concentraţie de cel puţin 10 6-107 microorganisme/g pastă. Modul de folosire al culturilor depinde de modul lor de conservare. Culturile conservate în antigel sunt folosite ca atare, cele liofilizate se suspendă în apă pentru o distribuţie mai uniformă în compoziţie. Culturile starter concentrate de bacterii lactice pentru industria cărnii nu se amestecă cu sare ,condimente, acid ascorbic, acizi alimentari deoarece se inactivează rapid. Culturile starter concentrate folosite în industria cărnii trebuie să îndeplinescă urmatoarele condiţii:       

să fie tolerante la NaCl (concentraţie 2.5-3%) să se dezvolte bine în prezenţa de 80-100 mg NaNO3 /kg compoziţie să producă numai acid lactic(specii homofermentive) să fie puţin lipolitice şi proteolitice să nu producă gusturi şi mirosuri neplăcute din cauza produşilor secundari de reacţie să fie nepatogene să fie inactivate la 57-60oC Folosirea culturilor starter concentrate de bacterii în industria cărnii prezintă urmatoarele avantaje: -

micşorează durata de maturare a produselor din carne se îmbunătăţesc proprietăţile senzoriale(gust, miros, consistenţă) se asigură un grad înalt de inocuitate produsului alimentar (salamurile şi cârnaţii cruzi) prin controlul dezvoltării microorganismelor patogene şi de alterare (Staphilococcus aureus , Salmonella, Cl.botulinum)

Culturi starter concentrate din spori de mucegai

Tehnologia de obţinere include următoarele operaţii:

 prepararea mediului de cultură, sterilizarea acestuia şi repartizarea în eprubete (agar înclinat)  însămânţarea mediului din eprubete cu spori de mucegai din cultura dorită  termostatarea pentru germinarea sporilor cu organe purtătoare de spori şi sporularea  preluarea sporilor cu 2 ml ser fiziologic 0.8% şi însămânţarea mediilor de cultură Czapek, cu 2% agar, aflate în vase Roux  recoltarea sporilor din vase Roux cu ser fiziologic 0.8% astfel încât să avem în suspensie 108-1010 spori/ml  păstrarea suspensiei la 0...4oC Cultura de spori de mucegai concentrată poate fi livrata şi sub formă liofilizată .Culturile starter din spori de mucegai se utilizează în industria cărnii şi laptelui.

Rolul culturilor starter în asigurarea calitatii produselor alimentare Asigurarea inocuităţii produselor prin folosirea culturilor starter Dintre toate avantajele folosirii culturilor starter, cel mai important este cel care asigură un anumit grad de inocuitate produsului alimentar, datorită: — acizilor organici (şi în special acidului lactic) acumulaţi în mediu ; — substanţelor antibiotice şi bacteriocine ; — competiţiei bacteriilor lactice cu microorganismele patogene şi cele de alterare în ceea ce priveşte consumul de substanţe nutritive ; — inhibării producţiei de amine biogene; — inhibării producţiei de nitrozamine. Deosebit de importantă este asigurarea inocuităţii microbiologice a produselor alimentare la care s-au folosit culturi starter de bacterii lactice. Alături de materiile prime şi auxiliare de calitate ireproşabilă sau igiena producţiei şi personalului, prin folosirea de culturi starter de bacterii lactice se asigură o dominare numerică a acestora faţă de microflora naturală (spontană), inclusiv cea patogenă (salmonele, stafilococi, clostridii), care este împiedicată în dezvoltarea ei datorită unui sistem antagonic complex. Sistemul antagonic include acizi organici (în special lactic şi acetic), antibiotice, peroxizi şi metaboliţi, nefiind exclusă nici competivitatea dintre bacteriile lactice pe de o parte şi cele de alterare şi patogene, pe de altă parte, pentru substanţele nutritive esenţiale din mediul în care se dezvoltă (produsul alimentar). Acidificarea mediului este intensă şi rapidă mai ales în cazul în care substratul conţine un glucid uşor fermentescibil (lactoza—în cazul bacteriilor lactice tipice), datorită acumulării de acid lactic. In funcţie de tipul microflorei lactice, se pot acumula şi alţi acizi organici, în special acid acetic. Prin acumularea de acizi organici, pH-ul mediului (produsului alimentar) scade sub valoarea optimă de dezvoltare a bacteriilor de alterare şi a celor patogene.

Acţiunea faţă de stafilococi si salmonele În preparatele de carne care au suferit un tratament termic necorespunzător (substerilizare), în cîrnaţii şi salamurile crude semiuscate (aw > 0,92) sau în salamurile uscate (aw < 0,92), se poate dezvolta Staphylococcus aureus care elaborează enterotoxină, stabilă la căldură. In general, stafilococii proliferează şi produc enterotoxină în primele stadii ale fermentaţiei salamurilor şi cîrnaţilor cruzi, mai ales în stratul periferic. Inhibarea dezvoltării stafilococilor este mărită dacă raportul bacterii lactice/stafilococi este mare şi dacă temperatura de fermentare-maturare este mai scăzută. S-a demonstrat experimental că, în prezenţă de cultură starter de bacterii lactice, numărul de stafilococi

coagulazo-pozitivi din salamurile fermentate la 22 ... 24°C este mai redus iar producerea de enterotoxină este inhibată şi aceasta din cauză că, inocul de bacterii lactice (pediococi şi lactobacili) va controla fermentaţia, va accelera formarea de acid lactic şi astfel, indirect, va întîrzia dezvoltarea stafilococilor. Prezenţa salmonelelor în cîrnaţii şi salamurile crude este mai rară. Bacteriile lactice componente ale culturilor starter au acţiune inhibitoare faţă de salmonele, efectul inhibitor fiind dependent de specie, suşă, raportul bacterii lactice/salmonele, temperatura de fermentare, intensitatea şi viteza acumulării acidului lactic. Stafilococii şi salmonelele pot fi prezente şi în diverse produse lactate (produse lactate acide, smântână, brânză proaspătă de vaci, unt, brînzeturi fermentate cu pastă opărită sau neopărită, brânză telemea, îngheţată, lapte praf). La produsele lactate la care se folosesc culturi starter de bacterii lactice, s-a dovedit că există un antagonism evident între acestea, pe de o parte, şi stafilococi-salmonele, pe de altă parte In cazul culturilor starter de streptococi s-a dovedit că acţiunea de inhibare nu este direct corelată cu viteza de acumulare a acidului lactic . In ceea ce priveşte formarea de toxine botulinice de către CI. botulinum tip A, B, E, F (toxine care sunt labile la căldură şi care se deosebesc între ele prin faptul că sunt neutralizate specific de către anticorpii omologi), aceasta este dependentă de condiţiile în care se dezvoltă microorganismul: potenţial redox, pH, activitatea apei; concentraţia NaCl şi azotit, temperatură. Experimental, s-a dovedit că prin folosirea culturilor starter de bacterii lactice, în prezenţa unui glucid fermentescibil adecvat (glucoza, zaharoza) se inhibă în mare măsură formarea de toxină botulinică. Dacă este prezent şi azotitul în concentraţie de 50—150 mg/kg, acţiunea de inhibare a formării toxinei este totală în cîrnaţii cruzi fermentaţi-maturaţi la 27°C. In cazul produselor vegetale murate (fermentate lactic), incidenţa formării toxinei botulinice este extrem de rară, din cauza rapidei dezvoltări a bacteriilor producătoare de acid lactic, bacterii care au o bună toleranţă la concentraţii mai mari de NaCl (2—8%) şi acid lactic. Ca rezultat al respiraţiei ţesuturilor vegetale supuse murării şi a dezvoltării bacteriilor se creează un mediu anaerob şi prin urmare competiţia între bacteriile producătoare de toxine şi cele producătoare de acizi este cîştigata de acestea din urmă, care sunt tolerante la pH scăzut şi concentraţie mare de NaCl. In produsele vegetale murate, dezvoltarea lui CI. botulinum şi producerea de toxină este inhibată la un pH < 4,6 şi la concentraţiile de NaCl existente în produs. La conservarea prin murare a produselor vegetale trebuie să se aibă însă în vedere că anumiţi compuşi pot acţiona favorabil sau defavorabil asupra bacteriilor lactice. De exemplu, în varză există substanţe care inhibă dezvoltarea bacteriilor gram-negative dăunătoare, dar nu şi pe cele lactice. Măslinele verzi tratate necorespunzător cu alcalii sau prin şoc termic, înainte de a fi saramurate, pot avea substanţe inhibitoare faţă de bacteriile lactice. Avînd în vedere că produsele vegetale conţin azotaţi, aceştia sînt transformaţi în azotiţi, în timpul fermentaţiei lactice, care inhibă dezvoltarea microorganismelor formatoare de spori în produsele vegetale fermentate lactic. O contribuţie însemnată la capacitatea de conservare a produselor alimentare la care s-au folosit culturi starter o are şi peroxidul de hidrogen (H 2O2)

care este bacteriostatic şi bactericid, eficace în special faţă de microorganismele ce nu secretă catalază. În acest context sunt mai sensibile la H2O2 bacteriile gram-negative (salmonele, bacteriile coliforme) în comparaţie cu cele gram-pozitive (stafilococi, clostridii). Peroxidul de hidrogen poate fi eficace prin el însăşi sau datorită formării unor compuşi inhibitori cu unele componente din produsul alimentar. De exemplu, în laptele crud, peroxidul de hidrogen reacţionează cu tiocianatul şi peroxidaza şi formează o serie de compuşi care au acţiune inhibitoare faţă de microorganismele de alterare Având în vedere că anumite culturi starter pot forma H2O2 în condiţii de refrigerare fără a se dezvolta numeric şi fără a produce acid lactic, s-a ajuns la concluzia că aceste culturi starter pot fi utilizate pentru inhibarea microorganismelor psihrotrope în produsele alimentare depozitate în condiţii de refrigerare. Astfel, se cunoaşte că aproape 90% din bacteriile psihrotrope care alterează carnea sînt gramnegative, grupul cel mai important constituindu-l Pseudomonas— Achromobacter, atît pentru carnea proaspătă cât şi pentru cea refrigerată. S-a constatat că prin utilizarea unei culturi starter de Streptococus lactic şi Leuconostoc citrovorum în proporţie de 10% faţă de masa cărnii de vită tocată se împiedică dezvoltarea microorganismelor aerobe, fără a se ajunge la modificări de pH. De asemenea, prin folosirea de culturi starter de L. bulgaricus, L. lactis şi Pediococcus cerevisiae în carnea mărunţită la nivel de 5 • IO8 celule/g carne tocată şi păstrată în condiţii de refrigerare, s-a ajuns la o inhibare a bacteriilor psihrotrope, inhibare pusă pe seama H2 02 . Cercetările au demonstrat că culturile starter lactice pot fi folosite şi ca microfloră de suplimentare în alimentaţia animalelor tinere (viţei, purcei) şi aceasta pe motivul că la viţei şi purcei lactobacilii şi streptococii joacă un rol important în digestia glucidelor, în special a lactozei, care este transformată în acid lactic ce joacă un dublu rol: — aciditatea lactică favorizează acţiunea pepsinei ce provoacă coagularea cazeinei laptelui, care în continuare este atacată de tripsină ce eliberează aminoacizii ; — aciditatea mediului intestinal blochează dezvoltarea microorganismelor cu putere patogenă, cum ar fi E. coli care se dezvoltă în mediu alcalin sau uşor acid. Prin schimbarea habitatului şi datorită tratamentelor fizice, psihice, transportului sau înlocuirii laptelui matern cu lapte simulat, se modifică flora lactică la viţei şi purcei. Acest lucru se realizează şi prin tratament cu antibiotice. Datorită pierderii florei lactice, viţeii şi purceii pot căpăta diferite afecţiuni digestive care pot produce mortalitate de 3—10%. In condiţiile în care viţeii şi purceii nu sînt alăptaţi normal, alimentele de alăptare pot fi suplimentate cu culturi starter care trebuie să aibă o concentraţie mare de germeni viabili în condiţii normale de depozitare ale alimentelor de alăptare,. Se utilizează culturi starter de Str. lactis, Str. thermophilus, L. helveticus. L. acidophilus, îmbogăţite cu aminoacizi şi vitamine din grupul B. Producerea de antibiotice şi bacteriocine

Anumiţi streptococi lactici şi lactobacili produc antibiotice în mediul în care se dezvoltă. De exemplu, Str. cremoris produce diplococcină strâns asociată de celulele respective, antibiotic care este inhibitor faţă de Staphylococcus aureus dar nu şi faţă de Eschcrichia coli. Streptococcus lactis produce nizină, stabilă la căldură şi la pH acid, care are acţiune inhibitoare faţă de bacteriile gram-pozitive. Nizina nu stopează germinarea sporilor, dar inhibă dezvoltarea sporilor germinaţi. Lactobacillus plantarum produce lactolină, iar Lactobacillus brevis produce lactobrevină. Specii de Lactobacillus acidophilus produc lactocidină, acidofilină si acidolină. Acidofilina produsă în timpul dezvoltării lactobacililor în lapte este stabilă la căldură şi pH acid. Acidolină produsă în aceleaşi condiţii are acţiune faţă de bacteriile gram-pozitive şi negative. Anumite specii de microorganisme produc bacteriocine care nu sînt clasificate ca antibiotice dar care au acţiune antibiotică. De exemplu, L. cremoris produce diacetil prin fermentarea citratului, care exercită acţiune inhibitoare faţă de bacteriile patogene şi cele de alterare. Având în vedere concentraţia relativ redusă a diacetilului în produsele alimentare, nu se poate vorbi de o acţiune inhibitoare a acestuia faţă de grupele de microorganisme menţionate. Efectul inhibitor al diacetilului este evident numai la o concentraţie a acestuia de 170 mg/kg, ceea ce ar însemna folosirea diacetilului ca aditiv de conservare, fapt ce nu este permis de legislaţia sanitară în vigoare, el fiind socotit un aditiv de aromatizare.

Producerea de amine biogene Dintre aminele biogene din produsele fermentate interesează în mod deosebit histamina şi tiramina, care se formează în cantităţi mai mari datorită acţiunii histidin şi tirozindecarboxilazelor produse de microorganisme (bacterii şi drojdii). S-a dovedit că în metabolismul normal al omului, tiramina este oxidată rapid de monoamina-acid-oxidaza (MAO), dar la persoanele tratate cu inhibitori MAO, tiramina se acumulează şi exercită un efect vasotonic puternic. Printr-un mecanism diferit şi histidina acţionează ca un vasopresor, în prezenţa inhibitorilor MAO. In produsele de carne fermentate au fost găsite cantităţi relativ mari de tiramina şi histamina şi cantităţi mai mici de feniletilamină, triptamină, cadaverină, putresceină, în funcţie de durata fermentării. Produsele fermentate natural au un conţinut între 184 şi 534 mg tiramină/kg produs. Activitatea tirozin-decarboxilazică a microflorei naturale creşte paralel cu creşterea acidităţii produsului, fiind un mecanism de protecţie al bacteriilor faţă de acidificarea mediului. Microflora spontană are activitate decarboxilazică mai mare, fiind adaptată la temperaturi mai ridicate, la o activitate a apei aw mai redusă şi la o concentraţie de NaCl mai mare. Tirozindecarboxilaza din produsele de carne fermentate s-a dovedit a fi indusă în prezenţa tirozinei disponibile. Prin folosirea de culturi starter de Lactobacillus şi Pediococcus, se împiedică dezvoltarea microflorei cu activitate proteolitică (punerea în libertate de tirozină) şi decarboxilazică şi deci se împiedică formarea unor cantităţi mari de tiramina. (Acelaşi lucru se poate spune şi despre acumularea celorlalte amine biogene.) Şi în cazul altor produse

alimentare se înregistrează nivele mai scăzute de amine biogene dacă s-au folosit culturi starter. În literatură sînt indicate următoarele nivele de tiramina: 0—2,17 g/g în brînza fermentată; 6—11 g/ml în bere; 0,2—12 g /ml în vin; 95—304 g/g în extract de drojdie; 0,9—13 mg/100 g în varză tocată şi murată.

Inhibarea producerii de nitrozamine În cazul cărnii, azotitul se adaugă pentru formarea culorii cărnii sărate destinată preparatelor din carne, semiconservelor şi salamurilor crude şi pentru proprietăţile sale antimicrobiene. Azotitul rezidual poate însă reacţiona cu aminele secundare, conducînd la formarea de nitrozamine care au acţiune cancerigenă. Prin reducerea cantităţii de azotit rezidual se diminuează producţia de nitrozamine în produsele din carne dar, în acelaşi timp, se reduce şi capacitatea acestuia de a inhiba dezvoltarea lui CI. botulinum şi de formare a toxinei botulinice. Bacteriile lactice, avînd la dispoziţie un substrat fermentescibil, sunt agenţi eficace antibotulinici, deoarece produc acid lactic şi deci scad pH-ul sub valoarea optimă de dezvoltare a lui CI. botulinum, deci asigură stabilitatea produselor chiar în prezenţa unei cantităţi mai mici de azotit rezidual. Realizarea unui pH scăzut şi existenţa unui nivel de azotit rezidual de asemenea scăzut fac să scadă producţia de nitrozamine, mai ales la produsele care se supun frigerii şi coacerii (tabelul 40).

Conţinutul de nitrozamine în bacon după 25 zile de păstrare la 4°C

Specificaţie

Azotit rezidual, mg/kg

Fără adaos de cultură 20-40 starter 4-16 Cu adaos de cultură starter

NTG

pH

Conţinut de nitrozamine, ppb

104 -105

6,0-6,4

10-30

106- 107

5,2-5,6

2- 9

Produsele vegetale conţin azotaţi şi azotiţi şi anumite bacterii lactice, incluzînd suşe de L.plantarum care pot reduce azotaţii la azotiţi. In această direcţie, s-a găsit că azotitul din varza murată creşte de la un nivel iniţial foarte redus pînă la 108 mg/kg, după 5 zile de fermentare, după care se reduce aproape de nivelul iniţial. Din această cauză, în produsele vegetale fermentate lactic nu s-au pus în evidenţă nitrozamine, chiar dacă unul din partenerii de reacţie este prezent (aminele). La produsele vegetale fermentate, datorită pH-ului scăzut, azotitul rezidual este adus la nivele nepericuloase din punct de vedere al formării nitrozaminelor.

PRODUSE LACTATE Laptele poate fi fermentat pentru a produce o mulţime de produşi, incluzînd untul, iaurtul şi brânzeturile. Acizii rezultaţi prin fermentaţie produc coagularea proteinelor din lapte. Produsele lactate fermentate, numite adesea şi produse lactate acide, obţinute artizanal de peste 3000 de ani, au fost de-a lungul timpului asociate cu proprietăţi miraculoase bazate pe convingeri considerate deopotrivă magice şi ştiinţifice. De multă vreme, s-a considerat că unele produse lactate fermentate au calităţi uneori inexplicabile, fiind capabile să vindece boli şi să prelungească viaţa. De abia în ultimele decenii s-au găsit explicaţii ştiinţifice pentru efectele benefice asupra sănătăţii omului, deşi acestea au fost menţionate încă de acum un secol (Mecinicov, 1908). Relativ recent, unele dintre aceste produse au fost încadrate în categoria alimentelor funcţionale, caracterizate prin conţinutul de bacterii vii cu multiple efecte favorabile în tractul intestinal. Biotehnologia produselor lactate fermentate, în forma sa empirică, a existat ca o metodă cunoscută de mii de ani pentru conservarea laptelui prin “protecţie acidă”. De multă vreme şi mai ales după lucrările lui Mecinicov, laureat al premiului Nobel pentru medicină, şi a altor numeroşi cercetători s-a stabilit că produsele lactate fermentate au importante beneficii pentru sănătate. Dezvoltarea consumului de produse lactate fermentate şi perspectivele determinate de orientarea consumatorilor spre produsele lactate probiotice poate justifica apariţia acestei lucrări în care autorii prezintă atât proprietăţile şi valoarea nutriţională a produselor lactate fermentate cât şi efectul acestora asupra sănătăţii consumatorului. Produsele lactate fermentate sunt considerate ca fiind “alimente sănătoase” în special datorită efectelor fiziologice benefice asupra organismului uman, care pot fi grupate în trei categorii: Produsele lactate dietetice acide sunt obținute din lapte, ca urmare a fermentației lactice, care uneori este însoțită și de o fermentație alcoolică. Obținerea lor are la bază principiul de conservare a laptelui prin metode biochimice, bazat pe acțiunea antisepti-că a acidului lactic produs printr-o fermentație lactică predominantă. Substratul fermen-tativ îl formează lactoza.Procesul de fermentație se petrece sub acțiunea unei culturi de bacterii selecționate, adăugate sub formă de maia. În anumite cazuri, în afară de fer-mentația lactică principală, produsul mai suferă și o fermentație alcoolică, sub acțiunea unor drojdii specifice. Produsele lactate dietetice acide cele mai importante sunt iaurtul, laptele bătut, produsele acidofile, biogurtul, chefirul și cumâsul. După procedeul de fabricare și caracterul proceselor biochimice, produsele lactate dietetice acide se pot împărți în două grupe: - în prima grupă intră produsele obținute ce au rezultat numai în urma fermentație lactice ( iaurt, lapte bătut, sana, lapte acidifiat, biogurt ). Aceste produse au un coagul suficient de dens, omogen, fără bule de gaz și cu gust acid, condiționat de acumularea acidului lactic; - din a doua grupă fac parte produsele obținute prin fermentația lactică și alcoolică ( chefir, cumâs, lapte acidofil cu drojdii ). Aceste produse au un coagul fin străbătut de bule minuscule de bioxid de carbon. Ele posedă un gust acid pronunțat ușor astringent datorită acumulării pe lângă acid lactic, a alcoolului etilic și bioxidului de carbon. Procesele biochimice și fizico-chimice care au loc la fabricarea produselor lactate acide sunt :

- fermentarea lactozei sub acțiunea microorganismelor, cu scăderea pH-ului, acumularea substanțelor de aromă și eventual producere de alcool ; - coagularea cazeinei; - proteoliza cu eliberarea de aminoacizi. Nu se cunosc transformări suferite de grăsimea laptelui sub acțiunea microorganismelor care participă la fabricarea produselor dietetice. Brînzeturile, produse de aproximativ 5000 de ani, reprezintă unul dintre alimentele clasice fabricate pentru dieta umană. În cursul acestei îndelungate existenţe, volumul şi diversitatea producţiei de brânzeturi au crescut progresiv ajungând astăzi la o cantitate anuală de 17×106 tone (obţinute prin prelucrarea a peste o treime din producţia mondială de lapte) în aproape 2000 de sortimente de interes general sau local. În prezent, numai în Franţa se produc peste 1000 sorturi diferite de brânzeturi. În cursul ultimelor trei decenii proporţia de lapte prelucrat în brânzeturi a crescut de la 15% la 35% din producţia mondială. Brânzeturile, ca rezultat al biotehnologiei aplicate, sunt unele dintre cele mai complexe şi dinamice produse alimentare. Fiecare bucată poate fi considerată un bioreactor în care se produc numeroase şi complicate reacţii, care au ca final produsul cu caracteristici senzoriale specifice. La fabricarea brânzei coagularea este produsă de renină, o protează sau prin acţiunea bacteriilor lactice (Streptococcus lactis şi S. cremoris). Coagularea duce la separarea celor două componente, brânza şi zerul. Fazele următoare sunt diferite, în funcţie de specificul sortimentului care urmează a fi obţinut. În timpul maturării sunt adăugate săruri, se dezvoltă arome datorită acţiunii microorganismelor asupra proteinelor şi grăsimilor. Inocularea sporilor de Penicillium are ca rezultat obţinerea brânzei Camembert şi Brie. Durata maturării este de la o lună la mai mult de un an în funcţie de sortiment Iaurtul este un alt derivat al laptelui, rezultat din acţiunea bacteriilor lactice Streptococcus termophilus şi Lactobacillus bulgaricus, care transformă lactoza în acid lactic. În plus, Lactobacillus bulgaricus contribuie la producerea compuşilor aromatici responsabili pentru gustul iaurtului. Un rol important în fabricarea produselor lactate acide, a brînzeturilor și a untului au microorganismele prezente în materia primă. Prin activitatea lor vitală se asigură desfășurarea proceselor biochimice în direcția dorită, obținîndu-se proprietățile specifice fiecărui produs. In scopul dirijării proceselor biochimice și obținerii produselor lactate cu proprietăți organoleptice superioare, în tehnologia laptelui se folosesc culturi pure de bacterii special selecționate. Prin folosirea culturilor selecționate pure în procesul de fabricare a produselor lactate se obține un efect dublu - tehnologic și igienic. Efectul tehnologic constă în faptul că prin concentrația optimă a microorganismelor specifice în lapte se obține aciditatea și aroma dorită pentru fiecare produs în parte. Efectul igienic se manifestă prin crearea unei dominanțe a microflorei favorabile față de contaminanții rezistenți din lapte și de contaminanții În procesul de fabricare a produsului.

În tehnologia produselor lactate sunt folosite culturi bacteriene pure selecționate în laboratoare specializate, care sunt livrate întreprinderilor de industrializare a laptelui sub formă lichidă sau uscată.

Culturi starter pentru biotehnologii fermentative ale produselor de origine vegetala Ideea de a folosi ca maia (biomasă de celule de drojdie) o anumită specie de levuri datează de la sfârşitul secolului XIX şi apartine lui Christian Hansen. Ea are la bază teoriile lui Pasteur şi rezultatele cercetărilor proprii care dovedeau că există genuri de levuri utile şi altele dăunătoare proceselor fermentative. Numele lui se leagă de începuturile unei etape cu totul noi în biologia levurilor (levură de la lat.levere=a ridica; fr.levain=aluat dospit, care desemnează acele microorganisme care pot produce fermentaţia), precum şi o reforma fundamentală a tehnicii fermentative. Niciunul dintre predecesorii săi nu a lucrat cu culturi pure. El elaborează un procedeu pentru obţinerea culturilor, plecînd de la o singură celulă de levură şi studiaza proprietăţile fiziologice ale tulpinilor pure obţinute în felul acesta. Folosirea culturilor pure de drojdii şi a altor microorganisme (în special bacterii) a fost dezvoltată foarte rapid în special in industria berii, industria vinului, industria drojdiei de panificaţiei, practic în toate domeniile în care cercetătorii şi producătorii erau interesaţi de obţinerea unor fermentaţii controlate sau pentru obţinerea unui anumit produs principal de reacţie (fabricare oţetului). Cele mai importante domenii în care folosirea culturilor pure este practic astăzi de neconceput sunt industria vinului şi berii.

Utilizarea culturilor starter in industria vinului Mustul obţinut după desciorchinare şi zdrobire are o compoziţie chimică şi biologică deosebit de complexă, care asigură condiţii favorizante drojdiilor. Dintre acestea, menţionăm: importante cantităţi de glucide reprezentate în principal din glucoză şi fructoză în raport de 1:1, surse diferite de azot asimilabil, numeroase vitamine cu rol de factori de creştere pentru drojdii şi bacterii malo-lactice. pH-ul mustului este acid (2,9 – 3,5) favorabil drojdiilor. Mustul are caracter reducător care favorizează microorganismele facultativ anaerobe. Adaosul de dioxid de sul favorizează procesele fermentative anaerobe, acest compus având şi efect antimicrobian. Microbiota mustului provine din microbiota strugurilor, la care se adaugă microbiota de contaminare, prin contactul cu utilajele de prelucrare. În condiţii industriale se produce o creştere importantă a numărului de drojdii ale genului Saccharomyces, transferate de musculiţa de oţet.

Fermentaţia spontană a mustului de struguri are loc sub influenţa drojdiilor care provin de pe struguri, deci nu are loc datorita unei singure specii, ci datorită unui ansamblu de specii a căror evoluţie este dependentă de concentraţia în alcool. Fermentaţia este declanşată de drojdiile apiculate (în special Kloeckera apiculata) care produc ~4% volume alcool şi al căror număr reprezintă 70-80% din totalul drojdiilor aflate în mustul fermentat. După declanşarea fermentaţiei încep să predomine drojdiile eliptice (Saccaromyces ellipsoideus) ce pot produce 16% volume alcool şi care în plina fermentaţie alcoolică reprezintă 90% din totalul drojdiilor. La sfârşitul fermentatiei încep să acţioneze şi drojdiile Saccaromyces oviformis, care formează în mustul fermentat pină la 18-20% volume alcool. Sub acţiunea acestora, în anaerobioză, are loc fermentaţia alcoolică propriu-zisă prin care glucidele fermentescibile ale mustului sunt metabolizate pe calea Embden-Meyerhof-Parnass în alcool etilic, CO2 şi produse secundare care dau aroma specifică. Fermentaţia alcoolocă poate să dureze 2 – 4 săptămâni, în funcţie de compoziţie, temperatură, natura şi densitatea celulelor de drojdie. După începerea procesului are loc o etapă tumultoasă de fermentaţie, caracterizată prin degajarea intensă de CO2 şi prin spumare. Odată cu reducerea cantităţii de glucide fermentescibile, scade şi viteza de fermentaţie, se produce sedimentarea drojdiilor şi limpezirea vinului. Pentru a preveni deprecierea calităţilor vinului, acesta se separă de sediment (drojdie) şi se îmbuteliază. Sunt situaţii în care contactul mai îndelungat al vinului cu sedimentul este benefic, eliberându-se compuşi asimilabili cu azot, bacteriile care produc fermentaţia malolactică fiind stimulate. La fabricarea şampaniei, vinul se menţine pe depozit de drojdie până la 3 ani, timp în care se dezvoltă aromele caracteristice, iar prin autoliza celulelor se eliberează substanţe de natură proteică cu masă moleculară mare, cu influenţă pozitivă asupra însuşirilor de spumare.

Fermentaţia mustului de struguri poate fi însă controlată şi dirijată în două moduri:  prin folosirea de culturi de producţie de drojdii indigene  prin utilizarea de culturi starter de drojdii sub formă de culturi starter de producţie sau culturi starter concentrate Avantajele folosirii celor două tipuri de culturi sunt următoarele : - pornirea rapidă a fermentaţiei mustului chiar în condiţiile sulfitării cu doze mari de SO 2 impusă de starea recoltei - se modifică numeric şi calitativ microflora levurică din must, ceea ce face ca fermentarea mustului să fie mai rapidă şi mai completă Culturi de producţie de drojdii indigene

In scopul obţinerii culturilor de producţie din drojdii indigene cu cîteva zile înainte de începerarea campaniei de vinificare, se culege o cantitate de ~1500 kg struguri sănătoşi, copţi din care se obţine aproximativ 1200 l must. Circa 100 l se sulfitează la nivel de 5-10 g/hl SO2 şi se lasă în repaus 10-120 ore , într-un loc racoros pentru depunerea suspensiilor. Mustul limpede este transvazat într-un vas şi se depozitează la o temperatură care favorizează fermentaţia alcoolică (15-20 oC). Datorită procesului de selecţie exercitat de anhidrida sulfuroasă, procesul de fermentaţie este realizat de drojdiile eliptice. In momentul în care fermentaţia s-a declanşat, se adugă treptat restul de must (1100 l), care a fost sulfitat la obţinere cu 30-40 g/hl. Dupa 2-3 zile se obţine cultura primară(~ 12 hl), care este folosită pentru însămânţarea unei sarje mai mari de must sulfitat, din care după 2-3 zile de fermentaţie (cultură secundară) se folosesc cantităţi corespunzătoare pentru însămânţarea unei sarje mai mari de must (cultură de producţie). Această cultură de producţie este folosită pentru însămânţarea partidelor mari de must în vederea fermentaţiei. Culturi starter de drojdii pentru vinificatie Culturile starter se obţin prin selecţionarea celor mai valoroase drojdii din punct de vedere al însuşirilor de fermentare. Obţinerea culturilor starter implică izolarea drojdiilor din habitatul lor natural şi multiplicarea pe medii de cultură adecvate (must de struguri, must agarizat) Formele sub care se comercializează aceste culturi starter de drojdii sunt:  culturi starter în mediul lichid  culturi starter pe mediul solid de gelatină sau geloză  culturi starter liofilizate (drojdiile se liofilizează împreună cu mediul de protecţie ) Principalele culturi starter de drojdii sunt: - cultură starter de Saccaromyces ellipsoideus - cultură starter de Saccaromyces oviformis - cultură starter de Saccaromyces pombe Cultura starter de Saccaromyces ellipsoideus se utilizează pentru prelucrarea strugurilor avariaţi, a celor proveniţi din podgorii noi la care nu s-au identificat specii de drojdii valoroase, la obţinerea vinurilor spumante. Cultura starter de Saccaromyces oviformis este necesară pentru completarea fermentării.Cultura de producţie se adugă chiar la începutul fermentatiei, cu condiţia ca raportul Saccaromyces oviformis : Saccaromyces ellipsoideus să fie de 10:1. Cultura starter de Saccaromyces pombe realizează o dezacidifiere biologică, fără ca zahărul rezidual să fie fermentat.Această metodă se aplică pentru dezacidifierea musturilor care urmează să fie concentrate.

Pentru a fi utilizate în producţie culturile starter se pregătesc din inocul prin metoda pasajelor multiple. Se pot folosi şi culturi starter concentrate, care se conservă prin congelare sau prin uscare. Cultura starter concentrată conţine 3*10 10 drojdii/g şi este păstrată sub atmosfera de CO2 sau N2. Inainte de folosire aceste concentrate se rehidratează în amestec apă/must sau soluţie 10% zahăr.Culturile concentrate se utilizează direct în producţie(fără pasaje).

Utilizarea culturilor starter in industria berii BEREA este produsă prin fermentarea orzului. Procedeul variază în funcţie de tipul de bere care urmează a fi produs, dar fazele sunt aceleaşi. Pentru ca fermentaţia să se producă, boabele de orz sunt puse la germinat, producându-se enzimele necesare pentru conversia amidonului la maltoză. Se pot adauga cantităţi suplimentare de amidon. Hameiul se adaugă în această fază, contribuind la aroma şi culoarea berii, iar prin proprietăţile antimicrobiene previne contaminarea mustului. Amestecul este încălzit, enzimele sunt inactivate, proteinele precipită sunt omorâte microorganismele. Urmează filtrarea mustului şi transferarea acestuia în tancuri de fermentaţie în care se adaugă drojdii selecţionate. Drojdiile folosite la obţinerea berii aparţin speciilor Saccharomyces carlsbergensis, produce berea de fermentaţie inferioară şi S. cerevisiae care produce berea de fermentaţie superioară. Celulele de S. carlsbergensis formează un sediment care, după uscare , este folosit ca suplimet alimentar pentru animale. S. cerevisiae produce o fermentaţie de suprafaţă. Fermentaţia completă durează o săptămână, la o temperatură potrivită pentru fiecare specie (temp mai scăzută pentru S. carlsbergensis decât pentru S. cerevisiae). După fermentaţie, berea este păstrată câteva luni la rece, iar inainte de îmbuteliere este filtrată pentru a îndepărta toate microorganismele. Berea tipică are alcool (4%), conţinând şi alţi produşi secundari cum ar fi care dau aromă. Producerea oţetului, care este de fapt un vin acru, este cunoscută tot de atâta timp cât şi vinul. Pe lângă oţetul din vin, în funcţie de zona geografică, se obţin oţeturi din mere (din cidru), orez, sucuri de fructe, malţ de bere, de petale de trandafir, etc. La fabricarea industrială a oţetului, în funcţie de natura materiilor prime, se folosesc tulpini adaptate care dau randamente superioare de producere a acestui produs. Procedeul lent de obţinere a oţetului a fost înlocuit în sec al XIX-lea de procedeul rapid, mai urapid şi mai uşor de controlat.

Se utilizează suspensii de bacterii acetice care se suspendă pe diferite suporturi în vase de fermentaţie, prevăzute cu sisteme de aerare şi recirculare a mediului de cultură. În timp, aceste vase au fost perfectţionate, randamentul de conversie fiind de 95%. Procedeul de cultivare submersă nu foloseşte un suport pentru bacterii, acestea fiind obţinute în cultură pură într-un mediu steril. Prin adăugarea acestor culturi pure sunt reduse la minimum pierderile cauzate de activitatea unor bacterii acetice contaminante care produc oxidarea acidului acetic la produşi finali. După obţinerea gradului de aciditate dorit, oţetul se pasteurizează şi se filtrează pentru îndepărtarea impurităţilor. Pentru îmbunătăţirea calităţilor senzoriale, oţetul de fermentaţie este supus învechiriiîn butoaie de stejar. Oţetul de 90 produs în ţara noastră este un produs stabil din punct de vedere microbiologic, deoarece la această concentraţie nu este posibilă creşterea microbiană.