Biotehnologii Curs 2

MICROORGANISME UTILIZATE IN INDUSTRIA ALIMENTARA BACTERIILE

Bacteriile sunt microorganisme monocelulare de tip procariot cu un cromozom unic, cu dimensiuni medii între 0,5- 0,8 μm, care se înmulţesc asexuat prin sciziune binară, izomoforfă.

Răspândire şi rol În sol

În apă

Rezervorul natural al bacteriilor este solul unde concentraţia de celule poate ajunge la valori de 107-109/g atât în straturile superficiale (bacterii aerobe), cât şi  în straturile de profunzime (bacterii anaerobe).

Din sol, bacteriile s-au adaptat să trăiască   în ape, unde concentraţia  de celule poate fi între 10/cm3 în apa de izvor,  până  la valori de 1012/cm3, de exemplu, în ape fecalomenajere. Bacteriile se pot întâlni la adâncimi mari în apa mărilor şi mărilor  şi oceanelor, în ape termale.

 Rolul bacteriilor în natură şi în industrie industrie • Rol ime imens ns în tra transf nsform ormare areaa comp compuşi uşilor lor macr macromo omolec lecula ulari ri în în compuşi simpli, prin mineralizarea materiei organice nevii, contribuind astfel la realizarea naturală a circuitului circ uitului unor elemente de importanţă vitală: carbon, azot, sulf, fosfor, fier ş.a.  În industria alimentară

 la fabricarea produselor lactate, a bacteriile lactice –  la  brânzeturilor,, în industria  brânzeturilor industria panificaţiei, panificaţiei, la conservarea legumelor, măslinelor, furajelor verzi etc.  la fabricarea brânzeturilor tip bacteriile propionice –  la schwaitzer

bacteriile acetice –   – fermentaţia fermentaţia alcoolului etilic –  obţinerea industrială a oţetului

• Bacteriile utilizate in industria alimentara apartin urmatoarelor genuri:

1.Genul 1. Genul STREPT STREPTOCCOCUS OCCOCUS:: cuprinde  bacterii sferice sau ovale grupate grup ate in forma de lanturi. Pentru industria alimentara mai importanti sunt:

a.STREPTOCOCII mezofili: • Streptococcus Lactis • Str. Cremoris • Str.Diacetillactis  b.STREPTOCOCII termofili • Str. Thermophilus Streptococii produc urmatoarele activitati: act ctiv ivit itat atee fe ferm rmeent ntaati tiva va:f :fer erm men ente teaaza lac acto toza za si glucoza activitate proteolitica produc diacetil si acetoin inaa din acid citiri ricc

Streptococcus 

St r ept ptococcu ococcus s pyogen pyogene es

• 2.Genul LEUCONOSTOC: LEUCONOSTOC: cuprinde bacterii sub forma sferica sau lenticulara grupate in perechi sau lanturi. Acest gen cuprinde speciile: •  Leuconostoc cremoris cremoris lactis •  Leuconostoc lactis •  Leuconostoc dextranicum dextranicum mezentorides •  Leuconostoc mezentorides In produsele lactate Leuconostocii lactate Leuconostocii au 2 functii de  baza: 1. Produc compusi de aroma 2. Produc ochiuri de fermentare prin formare fo rmare de dioxid de carbon in unele tipuri de brinzeturi.

 Leuconostocii pot  pot produce in unele •  Leuconostocii  brinzeturi diferite defecte: • Craparea pastei la brinza Cheddar • Aparitia timpurie de gaze in brinza Goude.

 Leuconostocii se mai utilizeaza pentru: - ferm fermen enta tarea rea uno unorr prod produs usee vege vegeta tale le ( var varza za,, castraveti, masline) masline) intervenind in cadrul microoflorei sau sub forma de culturi concentrate - Fe Ferm rmen enta tare reaa mal malol olac acti tica ca a vin vinur uril ilor or - Pro rod ductia de de de dextran

L eu co conos nostoc toc ci ci tr eu m

L eu conos conostoc toc cr cre emor i s

L eu conos conostoc toc l acti s

L eu conos conostoc toc me mes sen ter teroi oide des s

3. Genul Pediococcus Genul Pediococcus cuprinde bacterii sub forma de coci sau tetraedre. Principalele tipuri sunt: •  Pediococcus acidilacti acidilacti folosit pentru obtinerea de  produse din din carne fermentata fermentata la  la temperaturi ridicate deoarece are o dezvoltare buna la 42-520C producind acidul lactic si scazind pH-ul, produsul pH-ul,  produsul obtinut avind gust acrisor.

•

 Pediococcus pentosaceus pentosaceus  produce fermentatia rapida cind substratul contine un glucid care rapida cind fermenteaza, temperatura de fermentare fiind intre 17270C. Ei au o actiune inhibatoare fata de microorganismele patogene de alterare. In produsele de carne fermentata pot scadea pH-ul la 5,6-4,3 ceea ce favorizeaza uscarea produsului.

 bacterii Gram • Ordinul PSEUDOMONADALES –  bacterii negative cu habitat în sol şi ape, aerobe, nesporulate  genuri:  –   Familia Pseudomonadaceae –  genuri: • Pseudomonas   –  bastonaşe  bastonaşe tipice, răspândite răspândite pe  produse vegetale, carne, pui; dau alterarea produselor refrigerate • Acetobacter  –  bacterii  bacterii acetice, produc oxidarea alcooolului etilic –  la  la fabricarea acidului acetic de

fermentaţie

• •

Xanthomonas   – dau  –  dau alterări ale

legumelor, produc

un polimer –  xanthanul  xanthanul Zymomona  s –  s    –  bacterii  bacterii care pot produce fermentarea glucidelor cu formarea de alcool; sunt folosite la

obţinerea alcoolului carburant din materii celulozice

familia Nitrobacteriaceae , cu genurile Nitrobacter şi Nitrosomonas care produc oxidarea compuşilor cu azot rezultaţi din putrefacţie, cu transformarea azotului amoniacal în azotiţi şi azotaţi, formă asimilabilă de către plante familia Thiobacteriaceae –  produc  produc oxidarea oxidarea compuşilor compuşilor cu sulf. Bacterii din genul Thiobacillus   – agenţi  –  agenţi ai coroziunii 



 biologice  produc degradarea celulozei în familia Spirillaceae –  produc condiţii aerobe. Bacterii ale genului Cellulomonas   –   prelucrarea deşeurilor deşeurilor de hârtie pentru obţinerea de proteină  bacteriană folosită folosită în scop furajer  

Acetobacter

A ce cetobac tobacte terr ace aceti ti Thiobacillus

Xanthomonas

B ac acii l l us anthr ac acii s

Bacii l l us subti Bac subtill i s

Clostridium

Clostr Clos tr idi idium um bo botul i num

E sche herr i chi a coli

Shigella

4. Genul Lactobaccilus Genul Lactobaccilus cuprinde bacterii sub forma de  bastonase de lungimi lungimi si grosimi variabile. In functie de temperatura de dezvoltare lactobacilii  pot fi: termofili: L.Lactis, termofili:  L.Lactis, L.helveticus, L.helveticus,  L.bulgaricus,L.acidophilus,  L.bulgaricus,L.acidophilu s, temperatura optima 37450C mezofili: L.casei, mezofili:  L.casei, L.plantarum, L.br L.brevis, evis, temperatura optima de dezvoltare 26-30 0 C.

Utilizarea culturilor de lactobacili 1.

2.

3.

In in industria la laptelui: se utilizeaza Lactobacillus lactis si L.helveticus, singuri sau in amestec la fabricarea si L.helveticus, iaurtului, chefirului, brinzeturilor italiene. L. italiene.  L. acidophilus este folosit la fabricarea laptelui acidofil sau acidofil  sau alte produse acidofile. In indust stri riaa carnii interese seaaza L. sake, L.curvatus si  L.plantarum care nu produce CO2 la fermentarea glucozei dar produce CO2 din gluconat. L.sake gluconat. L.sake si  L.curvatus se intilnesc in salamurile crude fara crude fara adaos de culturi starter. In fe ferm rmen enta tare reaa ma masl sline inelo lor, r, ca castr strav avet etil ilor or,, go gogon gonel elel elor or,, in  producerea spirtului,etc.

L ac actoba tobacil cil l u s ca cas sei

L ac actob tobac acii l l us bul ga garr i cus

4.Genul Micrococcus 4.Genul  Micrococcus si Staphylococcus Staphylococcus:: microorganismele de acest gen cuprind bacterii sub forma de coci. Pentru industria carnii intereseaza anumite specii de de micrococi care sunt folosite pentru: - capaci capacitat tatea ea lor lor de a redu reduce ce azota azotatii tii la nitrit nitriti, i, cont contribu ribuind ind la formarea culorii carnii sarate;

- ac acti tiv vit itaate teaa cat catal aliz iziica; - ac acti tivi vita tate te de ac aciidi difi ficcar aree Pentru industria laptelui, micrococii formeaza partea  principala a populatiei nelactice din laptele crud si a  brinzeturilor obtinute din acesta. Din genul Staphylococcus intereseaza speciile: S.carnosous, S.xilosus, S. simulous. simulous .

•5. Genul Streptomyces Streptomyces aceste  aceste specii pot altera alimentele producind gusturi si mirosuri neplacute, neplacute , altele sunt patogene. •6.Genul 6.Genul Propionbacterium  Propionbacterium Bacteriile propionice fermenteaza carbohidratii si lactatul.Cele intilnite in lapte sunt Propionbacterium sunt  Propionbacterium  freundreichii.. Principalii produsi de fermentatie ai  freundreichii  bacteriilor propionice sunt CO2, cantitati mari de acid  propionic si acetic acetic si cantitati mici de alti acizi. acizi. Bacteriile propionice produc: -prolina: principalul component care confera aroma dulceaga brinzeturilor de tip svaiter. -Diacetil si acetoina care contribuie la aroma  brinzeturilor.

DROJDIILE

• Sunt ciuperci unicelulare care se inmultesc  prin inmugurire si care formeaza ascospori, sunt agenti tipici ai fermentatiei alcoolice.

• Se prezinta sub forma de: - celu celule le ro rotu tund ndee sa sau u ov ovoi oide de:: Sacharomyces cerevisiae - eliptice: Sacharomyces elipsoideus - foarte al alungite: Sach.apicularis - de fo forma un unei st sticle: Sach.ludwigii - cilindru: Pichia

Sacharomyces cerevisiae

Sacharomyces elipsoideus

Sacharomyces ludwigii

Sacharomyces pichia

Utilizari ale drojdiilor

1. Pentr tru u fe ferrmentati tiaa alcoolica: se folosesc drojdii care apartin genului Saccharomyces Ress si Ress si care se caracterizeaza prin aceea ca nu formeaza micelii iar  puterea de fermentare depaseste puterea de respiratie. Dupa modul de comportare la fermentare drojdiile pot fi : a) De fer ferme ment ntat atie ie su supe peri rioa oara ra:: car caree se ri ridi dica ca la su supr praf afat ataa lichidului in fermentare sub forma unui strat gros de spuma,, care se pastreaza pina la sfirsitul fermentatiei. spuma Din aceasta categorie sunt cele care produc care  produc fermentatia alcoolica in cazul obtinerii alcoolului etilic, painii si a  berii.  b) De fermentatie inferioara: se dezvolta in lichidul fermentat,, nu se ridica la suprafata in spuma, dar fermentat formeaza flocoane si sedimenteaza repede. Se folosesc la obtinerea berii, a vinului, a cidrului

• Fermentatia alcoolica este influentata de: • -Concentratia zaharului fermentescibil din mediu • Temperatura • Continutul de alcool • Felul drojdiei Fermentatia alcoolica se aplica la obtinerea: - alcool alcoolulu uluii din pro produse duse ami amidono donoase ase ( cart cartofi ofi,, por porumb umb), ),  produse care contin zaharoza zaharoza (sfecla, melasa), melasa), produse care contin lactoza (zer), produse care contin glucoza. - be beri rii, i, a vin vinul ului ui,, a ro rom mul ului ui - de ba baut utur urii fe ferm rmen enta tate te pe ba baza za de ce cere real alee - un unor or pr prod odus usee lac lacta tate te (c (che hefi fir) r) - ba baut utur uril ilor or fe ferm rmen enta tate te pe baz bazaa de ze zerr

•2. Utilizarea in industria carnii In acest caz se foloseste Debaromyces hansenii care este tolerata de sare, nu foloseste Debaromyces reduce azotatul de sodiu si necesita oxigen pt. p t. dezvoltare. Se dezvolta in straturile exterioare ale salamurilor neafumate sau  putin afumate.

•3. Utilizarea in industria laptelui . La fabricarea  brinzeturilor drojdiile se dezvolta la suprafata lor dar si in interiorul brinzeturilor cu mucegai sau mucegai  sau pasta moale, in timpul  presarii si maturarii. •Au urmatoarele actiuni: -produc factori de crestere pt.dezvoltarea bacteriilor; -produc o pelicula de acoperire la unele brinzeturi -produc proteoliza si lipoliza la formarea consistentei si aromei brinzei -produc compusi volatili de aroma

MUCEGAIURI Mucegaiurile

microorganisme de tip eucariot, monocelulare sau pluricelulare, diferenţiate  din punct de vedere morfologic şi  care se reproduc prin spori formaţi numai pe cale asexuată  sau pe cale mixtă (asexuată şi sexuată).

Răspândire şi rol

 În sol

 participă  la transformarea unor compuşi organici (celuloza, hemiceluloze, substanţe  pectice, amidon, lipide) la compuşi  mai simpli şi sunt consideraţi agenţi de putrezire

In aer

In apa

sub formă  de spori sau hife vegetative  pot supravieţui  un timp îndelungat, iar în absenţa curenţilor   de aer se depun cu o viteză ce atinge valori de 3 cm/sec.

ocazională, apa fiind un mediu prin care se poate face răspândirea sporilor.

La suprafaţa plantelor, în tractul digestiv, în

special la ierbivore

• Pentru industria alimentara intereseaza urmatoarele genuri:

1. Genul Mucor si Rhizopus apartinand familiei Mucoraceae. Aceste familiei Mucoraceae.  Aceste specii se gasesc pe diferite produse vegetale si animale, sub forma de colonii pufoase. Speciile Mucor Speciile  Mucor si si Rhizopus  Rhizopus se folosesc pentru: obtinerea un unor pr prod odu use al alimentare fe ferrmentate in in orientul indepartat, pe baza de cereale si legume. In pr productia de de sp spirt prin za zaharificarea amidonului In productia de enzime.

MUCOR

Rhizopus nigricans

Rhi zop opu u s stol toloni oni f er

•2.Genul Aspergillus se utilizeaza in: -productia de sunca in Spania -Obtinerea de produse traditionale in Orientul Indepartat In departat -Obtinerea de enzime

3. Genul Penicillium se utilizeaza in: -industria branzeturilor cu mucegai la suprafata si in pasta -industria carnii cu mucegaiuri de acoperire -obtinerea de enzime

In cazul salamurilor crude afumate/neafumate, mucegaiurile mucegaiurile de acoperire contribuie la:

•reglarea eliminarii apei din produs si a schimbului de gaze •formarea aromei •imbunatatirea aspectului comercial al produsului In industria laptelui culturile de spori de mucegai se folosesc la fabricarea branzeturilor cu mucegai in pasta si la suprafata:: suprafata

•Brinzeturi cu mucegai in pasta (branza Roquefort, Gorgonzola) se utilizeaza spori de Penicillium de Penicillium roquefort

•Branzeturi de tip Camembert tip Camembert se utilizeaza spori de  P.camemberti si si P.caseicolum.  P.caseicolum.

Mucegaiurile contribuie la:formarea aromei, consistentei,gustului, aspectului.

ASPERGILLUS

 Aspergillus  fumigatus

 Aspergillus oryzae

PENICILLIUM

 Penicillium notatum

 Penicillium roqueforti roqueforti

 Penicillium camemberti  Penicillium citrinum

B otr otry yti s cin cine er ea

FUSARIUM