MICROORGANISME FOLOSITE IN PROCESELE BIOTEHNOLOGICE

MICROORGANISME FOLOSITE IN PROCESELE BIOTEHNOLOGICE

Viata Terrei nu ar fi posibila fara existenta microorganismelor, pentru ca acestea stabilesc echilibrul intre substantele organice si cele anorganice, intre materia vie si materia nevie. Industria alimentara, in mare parte, este de neconceput fara existenta microorganismelor care sint folosite pentru conservare, obtinerea de produse alimentare datorita actiunii lor fermentative (produse lactate acide, unt, brinzeturi, bere, vin, paine, alimente fermentate din cereale si leguminoase etc.). In general, produsele rezultate in urma actiunii microorganismelor pot fi clasificate in celule si biomasa, metaboliti primari, metaboliti secundari si enzime.

Celule si biomasa. Numeroase produse alimentare sunt consumate impreuna cu celulele microorganismelor folosite pentru fermentare (produse lactate fermentate, produse de carne si peste fermentate, produse traditionale fermentate de origine vegetala, paine) sau se consuma numai mediul fermentat, celulele fiind indepartate, cum este cazul bauturilor alcoolice de tipul berii, cidrului, vinului etc. In cazul biomasei, aceasta poate fi utilizata ca aditiv de fermentare (drojdie de panificatie) sau aditiv de imbogatire a produselor alimentare cu proteine, respectiv ca furaje pentru pasari, animale, pesti. O serie de microorganisme sunt folosite sub forma de inocul de celule ca bioinsecticide, micoerbicide, vaccinuri.

Metabolitii primari. Sunt molecule mici, vitale pentru celulele vii in vederea producerii de macromolecule sau pentru convertire in coenzime (nucleotide, vitamine). Metabolitii primari de importanta pentru industria alimentara sunt alcoolul etilic, poliolii (manitolul, sorbitolul, xilitolul), conservanti (acidul acetic, acidul lactic, acidul citric, acidul propionic), antioxidanti si sechestranti (acidul ascorbic, acidul citric etc.), potentiatori de aroma (glutamatul monosodic, 5'-IMP, 5'-GMP), acidulanti (acidul acetic, acidul citric, acidul malic, acidul gluconic, acidul lactic, acidul tartric, acidul fumarie etc.), aminoacizi (L-lizina, L-triptofanul, L-fenilalanina etc.), vitamine (riboflavina, ciancobalamine, vitamina C, vitamine D), gaze (CO₂).

Metabolitii secundari. Sunt produsi de un spectru larg de microorganisme si pot fi folositi ca aditivi de stimulare (giberelinele) in productia de malt, de conservare (nizina) sau ca: coccidiostate, pesticide, bioinsecticide, inocul pentru seminte, vaccinuri, antihelmintici etc., in productia vegetala sau animala pentru a mari productia de alimente necesare omului . De remarcat ca, printre metabolitii secundari se numara si micotoxiele, in special aflatoxinele cu actiune daunatoare omului si animalelor.

Productia de metaboliti secundari este afectata de mecanismele determinate genetic ca: derepresia (inductia), reglarea catabolica, reglarea feed-back la care trebuie adaugata reglarea de by-pass.

Reactiile de producere a celulelor, biomasei si a metabolitilor pot fi paralele, perfect consecutive (sau decuplate) sau partial cuplate In functie de tipul de reactie se conduce si fermentatia respectiva. Fermentatiile pot fi conduse discontinuu sau continuu, impunindu-se optimizarea lor. In aceasta directie, in cazul fermentatiei discontinue, optimizarea trebuie sa rezolve doua situatii:

Ø      cand substratul este inhibitor pentru productia de metabolit (sau biomasa)

Ø      cand produsul este inhibitor (biomasa sau metabolitul).

Prima situatie se intilneste, de exemplu, la obtinerea biomasei de drojdie de panificatie, unde represiunea catabolica de catre glucide antreneaza o productie de alcool etilic care trebuie evitata, cele doua solutii posibile fiind evitarea excesului de substrat, lucrindu-se cu cultura in "pat' si, respectiv, plasarea unui detector de alcool in efluentul de gaz (CO₂), care permite sa se cunoasca aportul de substrat ce trebuie furnizat.

A doua situatie se intilneste, de exemplu, la productia de culturi lactice, a caror dezvoltare este insotita de formarea de acid lactic (bacterii homofermentative) sau alcool etilic/acid lactic (bacterii heterofermentative). Pentru a obtine celule de bacterii in cantitate de 60 g/1, este necesara o dializa a culturii, tehnica ce se poate aplica si la fabricarea drojdiei de panificatie, in care caz celulele de drojdie se separa prin centrifugare iar "laptele' de drojdie este reciclat. In acest fel se obtin 130 g drojdie/1.

Sistemele de fermentatie continua se pot clasifica dupa natura biocatalizatorului (imobilizat sau nu, sistem eterogen sau nu, celule incluse, adsorbite, grefate prin covalenta), gradul de reciclare al celulelor, gradul de amestecare a fluidelor reactionabile in reactorul continuu .

Productia de enzime. Microorganismele produc o serie de enzime folositoare pentru industria alimentara si alte industrii, constituind deci surse de enzime. Productia de enzime va depinde de tipul de microorganism folosit si de conditiile de dezvoltare: compozitia chimica a mediului de cultura, pH, temperatura, adaosul de substante de inducere sau scaderea cantitatii de substante represoare in mediu.

Enzimele produse de microorganisme sunt utilizate in industria alimentara pentru bioconversia unor substante in altele, dar si in alte scopuri (imbunatatirea calitatii produselor alimentare, cresterea capacitatii de conservare, cresterea digestibilitatii prin hidroliza enzimatica, indepartarea compusilor nedoriti din materiile prime sau produse alimentare, imbunatatirea tehnologiilor de prelucrare a produselor alimentare in sensul simplificarii, scurtarii procesului tehnologic si micsorarea costurilor energetice etc

Microorganismele intervin insa si in sens negativ: datorita capacitatii lor patogene manifestata prin insusirea de a patrunde in organismul viu, se inmultesc in acest organism, secreta toxine si anihilaza sistemele de aparare ale organismului viu. Nu trebuie neglijata nici capacitatea unor microorganisme de a elibera toxine (exotoxine) in mediul in care se dezvolta, inclusiv in produse alimentare - prin al caror consum se produc toxiinfectii alimentare.

1. BACTERIILE

Dintre bacterii, cele mai importante, care se utilizeaza in industria alimentara, apartin urmatoarelor genuri:

1.1. Genul Streptococcus

Gilliland imparte streptococii in 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).

Alti cercetatori considera ca grupul streptococilor lactici cuprinde doar specia Str. lactis cu 3 subspecii: Str. lactis subspecia lactis, Str. lactis, subspecia cremoris, numit uzual Str. cremoris si Str. lactis, subspecia diacetilactis (Str. diacetilactis).

Streptococii lactici fermenteaza lactoza, zaharoza, maltoza la acid lactic, dezvoltandu-se bine pe un substrat proteic nutritiv care trebuie sa contina peptide, aminoacizi si vitamine din grupul B. Toate speciile sunt homo-fermentative. Streptococii lactici se grupeaza in diplo sau sub forma de lanturi, mai lungi la dezvoltarea in bulion si mai scurte la dezvoltarea in lapte. Habitatul obisnuit il constituie laptele si produsele lactate.

Str. lactis si Str. diacetilactis se izoleaza din laptele crud, iar Str. cremoris din produsele lactate acide. Str. thermophilus, inclus in grupa streptococilor Viridans de catre Gilliland, este totusi cooptat in grupa streptococilor lactici, desi nu se incadreaza din punct de vedere serologic. Acesta este termofil (temperatura optima de dezvoltare 37 45C), fapt care pledeaza pentru originea sa intestinala. Se poate dezvolta pina la 50C, dar nu si la 20C. Este sensibil la o concentratie de 2% NaCl in mediu, fermenteaza un numar redus de zaharuri (zaharoza, lactoza, glucoza). Nu fermenteaza maltoza. Pentru dezvoltare are nevoie de vitamine din grupul B dar nu si de purine si pirimidine.

Metabolismul glucidelor cu producere de acid lactic ca produs final principal. Streptococii lactici fermenteaza lactoza prin transformare mai intii in glucoza si galactoza-6-P. Streptococii lactici desi sunt homofermentativi, in conditiile in care glucidele din substrat sunt limitate, formeaza produsi finali de heterofermentatie.

Activitatea proteolitica. Activitatea proteolitica a streptococilor este apreciata ca fiind mai slaba decit a lactobacililor, fapt constatat prin determinarea azotului neproteic in laptele degresat inoculat cu Str. lactis. Se considera ca diferitele tulpini de streptococi degradeaza foarte putin (sau chiar de loc) cazeina, desi anumiti streptococi (Str. cremoris) produc atit peptidaze extra-celulare cat si intracelulare.

Enterococii. Grupul enterococilor cuprinde speciile Streptococus faecalis, Streptocccus faecium si Streptococcus durans. Se dezvolta la 10C dar si la 45C. Str. durans si Str. faecium se gasesc in brinzeturile fabricate din lapte crud, ultimul posedand si o buna activitate acidifianta. Prin proteoliza cazeinei stimuleaza dezvoltarea bacteriilor din genul Leuconostoc. Str. faecium si Str. durans se utilizeaza la fabricarea brinzei Cheddar in S.U.A. in scopul accelerarii maturarii.

Genul Leuconostoc

Acest gen cuprinde bacterii cu forma sferica, lenticulara, grupate in perechi sau lanturi, imobile, asporogene, gram negative, facultativ anaerobe, catalazo-negative, heterofermentative. Au nevoie pentru dezvoltare de vitamine (acid nicotinic, acid pantotenic, tiamina, biotina) si zaharuri fermentescibile. Specii de leuconostoc formeaza polimeri glucidici (dextran). Nu sint proteolitici, nu reduc azotatii. Se dezvolta bine la temperaturi cuprinse intre 20 si 30C.

Genul Leuconostoc cuprinde speciile: Leuconostoc lactis, Leuconostoc paramezenteroides si Leuconostoc mezenteroides, acesta din urma cuprinzind subspeciile Leuconostoc citrovonim (Leuconostoc cremoris) si Leconostoc dextranicum. Intre specii exista diferente in ceea ce priveste zaharurile fermentate, datorita prezentei sau absentei unor enzime implicate in metabolismul gluci-dic. Leuconostoc citrovonim fermenteaza lactoza, galactoza si glucoza.

Cu exceptia lui Leuconostoc lactis, cele mai multe specii se dezvolta greu in laptele fara adaos de substante stimulatoare Intr-un mediu nutritiv complex, multi leuconostoci se dezvolta bine la o incubare de 10-12 ore, la 30C. Leuconostoc citrovorum constituind o exceptie, deoarece multe tulpini necesita 2-3 zile de incubare la 30C. Adaugarea de cisteina in mediu ii intensifica dezvoltarea. Toti leuconostocii au nevoie pentru crestere de valina si glutamat, multi au nevoie de alanina, metionina fiind stimulatorie pentru alte multe specii.

Metabolismul glucidelor. Fermentarea glucidelor de catre leuconostoci se face pe calea fosfocetohexozelor, dintr-un mol de hexoza, rezultind cite un mol de lactat, alcool etilic si CO₂.

Metabolismul citratului. Metabolismul citratului la Leuconostoc este acelasi ca si la Str. diacetilactis, cu mentiunea ca leuconostocii produc acetoina si diacetil la pH scazut. Calea de metabolizare a citratului este aratata in figura urmatore. Acetoina se poate forma pe doua cai: prin decarboxilarea acetolactatului si din diacetil prin intermediul diacetilreductazei. Aceasta ultima cale este redusa sau lipseste la Str. diacetilactis, din cauza capacitatii limitate a acestuia de a produce acetil-CoA, unul din precursorii diacetilului.

Leuconostocii se utilizeaza la fermentarea unor produse vegetale (varza, castraveti masline), intervenind in cadrul microflorei spontane sau ca culturi starter, la fermentarea malo-lactica a vinurilor, pentru producerea de dextran etc. O utilizare mai mare a leuconostocilor are loc in industria laptelui pentru fabricarea unor produse lactate fermentate (lapte acru, smantana fermentata pentru consum sau destinata fabricarii untului, brinzeturilor).

In acest caz se folosesc culturi lactice care pe linga streptococi acidifianti (St. lactis, Str. cremoris) contin si bacterii producatoare de aroma si anume specii de Leuconostoc, inclusiv Str. diacetilactis care este deopotriva aromatizant si acidifiant.

Bacteriile aromatizante indeplinesc doua functii majore: formeaza compusi de aroma (diacetil, acetoina, acetat etc.) si produc CO₂ care determina aparitia asa-numitelor "ochiuri' in unele tipuri de brinzeturi (Edam, Gouda, Tilsit etc.). Ambele functii sunt consecinta metabolizarii citratului insa sunt specii de Leuconostoc care produc CO₂ si din lactoza. Leuconostocii ca si lactobacilii, pot produce uneori defecte la brinzeturi: craparea pastei la brinza Cheddar (defect numit "Blit openness'), aparitia timpurie de gaze la brinza Gouda. Str. diacetilactis poate produce defectul de "plutire a coagulului' la branza cottage. Toate aceste defecte se datoresc formarii de CO₂. Pentru a preveni defectul de "plutire a coagulului', branza cottage se fabrica cu o cultura care nu contine bacterii aromatizante, adaugindu-se apoi, in brinza obtinuta, o cultura de Leuconostoc citrovorum cultivata pe lapte cu adaos de citrat, sau o cultura concentrata de Leuconostoc citrovorum.

1.3. Genul Pediococcus

Apartine familiei Streptococaceae si cuprinde bacterii sub forma de coci perechi sau tetrade, ca rezultat al diviziunii alternative pe cele doua planuri perpendiculare. Sunt imobile, asporogene. Metabolismul lor este predominant fermentativ, homolactic. Se produce acid lactic racemic (DL) din glucoza, fructoza si manoza, sorbitolul si amidonul nefiind fermentate. Nu lichefiaza gelatina si nu reduc azotatii la azotiti. Sunt anaerobi - microaerofili si au necesitati nutritive complexe. Multe specii sunt catalazo-negative.

P. acidilacti este utilizat pentru produsele de carne fermentate la temperaturi mai ridicate, deoarece are dezvoltare buna la 40 52C, producind rapid acid lactic si deci scade efectiv pH-ul, produsul obtinut avind gust acrisor. Atunci cind se utilizeaza la fermentarea unor produse ce se mentin la temperaturi mai scazute (15 27C), productia de acid lactic este mai lenta.

Avind in vedere ca pediococii produc acid lactic, antibiotice si/sau bacteriocine, ei exercita si o actiune inhibitoare fata de microorganismele patogene si cele de alterare.

1.4. Genul Lactobacillus

Apartine familiei Lactobacilaceae conform manualului lui Bergey. Aceasta familie cuprinde bacterii sub forma de bastonase de lungimi si grosimi variabile precum si cocobacili scurti, asezati obisnuit in lanturi in faza de inmultire logaritmica. Sunt asporogene, imobile, gram pozitive, ana-erobe sau facultativ anaerobe. In general sunt catalazo-negative, citocrom oxidazonegative, nu reduc azotatii, nu lichefiaza gelatina. Au activitate proteolitica si lipolitica redusa. Glucidele cele mai bine fermentate sint lactoza, maltoza, zaharoza (mai ales in faza de dezvoltare), apoi hexozele (glucoza fructoza, galactoza). Pentru dezvoltare necesita substante minerale si toate vitaminele din grupul B. Se dezvolta bine in medii cu pH = 5,5 - 5,8 dar si la pH < 5. Se pot dezvolta in limite largi de temperatura (5 53C), dar temperatura optima este cuprinsa intre 30 si 45C. In functie de temperatura optima de dezvoltare, lactobacilii pot fi termofili (L. lactis, L. helveticius, L. acidophilus), temperatura optima fiind 3745C si mezofili (L. casei, L. plantarum), temperatura optima fiind 2830C. Ambele grupe de lactobacili sint homofermentative.

Unii autori au clasificat streptobacteriile in acidorezistente si neacidorezistente. Lactobacilii neacidorezistenti produc compusi aromatici (diacetil, acetona), ceea ce inseamna metabolizarea diversa a acidului piruvic. Produc de doua ori mai mult diacetil si acetoina decit cei acidorezistenti. Se prezinta sub forma de bastonase cu lungime variabila. Rar formeaza lanturi. Se pot dezvolta la 215C. Nu se dezvolta la pH ≤ 5,6. Se utilizeaza la fermentatia salamurilor crude cu pH = 5,9-6,1, produsele obtinute avind durata mare de maturare, iar gustul final este dulceag. Streptobacteriile acidorezistente au forma de bastonase care formeaza lanturi. Se dezvolta bine la pH < 5 si din aceasta cauza se utilizeaza la fabricarea salamurilor crude cu maturare scurta.

Metabolismul lactozei Lactobacilii hidrolizeaza lactoza cu ajutorul b-galactozidazei si fosfo-b-galactozidazei . Daca Lactobacillus casei foloseste pentru hidroliza lactozei fosfo-b-galactozidaza, majoritatea lactobacililor (Lactobacillus bulgaricus, lactis, helveticus) folosesc mai mult b-galacto-zidaza. Aceasta enzima, in cazul lui Lactobacillus bulgaricus, are optimul de pH l= 7 si este activata de Mg, Mn, Fe. In cele mai multe cazuri, lactobacilii prefera glucoza ca sursa de energie in comparatie cu lactoza sau galactoza. Unii lactobacili elibereaza din celula galactoza obtinuta din lactoza, ceea ce conduce la acumularea galactozei in mediul de cultura. Pentru a fi fermentata galactoza este transformata in glucozo-6-P iar aceasta este metabolizata in continuare pe cale homo- sau heterofermentativa.

Activitatea proteolitica a lactobacililor. Desi lactobacilii nu sint considerati "proteolitici', ei isi pot obtine azotul necesar dezvoltarii din proteinele laptelui. Se considera ca activitatea endopeptidazica a lactobacililor este asociata cu peretele celular iar activitatea exopeptidazica este localizata intracelular. Enzimele de suprafata produc hidroliza partiala a moleculelor mari de proteine din care se formeaza peptide suficient de mici pentru a putea fi transportate in interiorul celulei unde exopeptidazele continua degradarea lor pina la aminoacizii necesari cresterii. Activitatea proteolitica a lactobacililor este optima la 4550C si la pH = 5,2-5,8. Enzimele sint complet inactivate prin incalzirea culturii la 70C, timp de l min.

In industria laptelui se utilizeaza Lactobacillus bulgaricus si Lactobacillus lactis, singuri sau in amestec, la fabricarea iaurtului, chefirului, brinzei Emmenthal, brinzeturilor italiene. Lactobacillus helveticus este si el implicat in unele din aceste produse. Lactobacillus acidophilus este folosit la fabricarea laptelui acidofil, laptelui acidofil nefermentat si a altor produse acidofile. Lactobacillus casei se utilizeaza pentru obtinerea produsului japonez denumit yakult.

Pentru industria carnii intereseaza L. sake, L. curvatus dar in special L plantantm care se diferentiaza de celelalte specii ale genului Lactobactllus (29 specii), prin faptul ca nu produce CO₂ la fermentarea glucozei dar produce CO₂ din gluconat.

Alte utilizari. Lactobacilii intereseaza si in fermentarea maslinelor, in fermentatia produselor vegetale (varza, castraveti), in productia spirtului si a drojdiei presate in vederea acidificarii plamezilor, la fabricarea unor produse de cereale (braga, cvas), la fabricarea acidului lactic prin fermentare.

Genurile Micrococcus si Staphylococcus

Apartin familiei Micrococcaceae care cuprinde bacterii sub forma de coci cu Ø = 0,3-0,5 m., cu diviziune in mai multe planuri, formind gramezi sau pachete. Pot fi mobile sau imobile, asporogene, gram-pozitive, cu metabolism respirator sau fermentativ, catalazo-pozitive, aerobe sau facultativ anaerobe. Se pot dezvolta in medii continind 15% NaCl. Produc acizi din glucoza fara a produce gaze. Pentru industria carnii intereseaza anumite specii de micrococi si stafilococi care sint folosite pentru capacitatea lor de a reduce azotatii si azotitii (contribuie la formarea culorii), pentru activitatea lor catalazica, de acidificare, proteolitica si lipolitica. Dintre speciile de micrococi, mai des utilizate sint Micrococcus aurantiacus si Micrococcus varians.

In industria laptelui, micrococii formeaza partea principala a populatiei nelactice din lapte si brinzeturi, tulpini apartinind genului Micrococcus utilizindu-se pentru maturarea laptelui destinat brinzeturilor. Micrococcus freudenreichii, izolat din brinza Cheddar fabricata din lapte crud, a fost ulterior folosit in scopul accelerarii formarii aromei brinzei fabricate din laptele pasteurizat, datorita activitatii proteolitice si lipolitice. In scopul accelerarii maturarii unor brinzeturi cu pasta presata s-a incercat adaugarea in lapte a proteazelor produse de micrococi (s-a folosit Rulactina, o metalo-proteaza cu activitate strict endopeptidazica, produsa de o tulpina de Micrococcus caseolyticus). Combinatiile de micrococi si stafilococi sunt eficace pentru activitatea azotat-reductazica si catalazica. Staphylococcus carnosus actioneaza mai bine decit micrococii in formarea culorii carnii, reducind azotatii la azotiti si respectiv azotitii la oxid de azot, chiar in conditii de aciditate ridicata a substratului. Aroma produselor la care este utilizata cultura starter de Staphylococcus carnosus este superioara.

Combinatia L. pentosus Staphylococcus carnosus se comporta mai bine decit combinatia L. plantarum + Staphylococcus carnosus, deoarece L. pentosus produce mai rapid si mai intens acid lactic in comparatie cu L. plantarum.

Genul Propionibacterium

La fabricarea unor tipuri de brinzeturi (Emmenthal, Swiss, Gruyere) caracterizate prin prezenta "ochiurilor' in pasta si printr-o anumita aroma se folosesc bacterii din genul Propionibacterium, alaturi de bacterii lactice. Acestea sunt folosite si pentru productia de vitamina B₁₂, a acidului propionic, a unor bauturi lactate.

Sunt gram-pozitive, nesporulate sub forma de bastonase imobile, cu un capat rotunjit si celalalt ascutit si colorat mai slab. Celulele unor culturi pot fi sub forma de coci, elongate, bifurcate sau chiar ramificate. De obicei, celulele sint singure, perechi, sau se aranjeaza in configuratii V, Y, lanturi scurte sau ingramadiri.

2 . DROJDIILE

Drojdiile, ciuperci unicelulare care se inmultesc prin inmugurire, mai rar prin sciziparitate si care formeaza ascospori (sunt si drojdii care nu fac spori, acestea denumindu-se drojdii false-torule si micoderme) sunt agenti tipici ai fermentatiei alcoolice. Se prezinta sub forma de celule rotunde sau ovoide (Saccharomyces cerevisiae), eliptice (Saccharomyces ellipsoideus), foarte alungite (Saccharomyces pasteurianus), de forma unei lamii (Saccharomyces apculatus), de forma unei sticle (Saccharomyces ludwigii) sau sub forma de cilindru (Pichia). La unele specii, ca rezultat al procesului de inmugurire, celulele de inmugurire raman atasate de celula mama si, inmugurind la randul lor, formeaza un pseudomiceliu, asemanator in structura cu cea a amilopectinei, componenta a amidonului. Desigur, forma drojdiilor este in functie de varsta si conditiile de cultura. Pe medii solide, drojdiile formeaza colonii caracteristice speciei.

Dintre drojdii intereseaza (in sens util) cele apartinind familiei Saccharomycetaceae, genul Saccharomyces care cuprinde drojdii alcooligene folosite in industria berii, vinului si piinii, genul Kluyveromyces care fermenteaza lactoza (levuri ale laptelui), genul Debaryomices care se utilizeaza in industria carnii. Mai intereseaza drojdiile apartinind familiei Criptococcaceae (genurile Candida, Torulopsis) care se folosesc ca agenti de fermentatie si ca producatori de biomasa.

Cea mai larga utilizare a drojdiilor este cea de a produce fermentatie alcoolica. Acestea sint de fapt drojdiile "adevarate' care apartin genului Saccharomyces (Meyen) Rees si care se caracterizeaza prin aceea ca nu formeaza miceliu tipic, produc l-4 spori, iar puterea de fermentare depaseste puterea de respiratie.

Sunt adaptate la conditii de anaerobioza si, prin urmare, nu formeaza voaluri la suprafata lichidelor. Acestea sunt de fapt drojdii cultivate, izolate si selectionate prin culturi in scopuri utile-industriale si se deosebesc de cele care si-au pastrat caracterele primitive, fiind cunoscute sub denumirea de drojdii salbatice.

Drojdiile, dupa modul lor de comportare in timpul fermentatiei, pot fi grupate in drojdii de fermentatie superioara si drojdii de fermentatie inferioara. Cele de fermentatie superioara se ridica in cantitate mare la suprafata in spuma care acopera lichidul de fermentare, au optimul de temperatura la 28 30C si fermenteaza numai la 1/3 din rafinoza. Drojdiile de fermentatie inferioara nu se ridica la suprafata decit in cantitate mica, au optimul de temperatura la 8 12C si fermenteaza complet rafinoza. Zaharurile fermentate de drojdii sunt triozele (aldehida glicerica si dioxiacetona), aldohexozele (D-glucoza, D-manoza si D-galactoza), cetohexozele (D-fructoza). Di- si trizaharidele sunt fermentate in masura in care drojdiile respective contin enzimele necesare transformarii acestora in zaharuri simple. Poliglucidele nu sunt transformate de drojdii. Exceptie fac Saccharomyces fragilis care fermenteaza inulina si Endomycopsis fbuligerea care fermenteaza amidonul.

Fermentatia alcoolica produsa de drojdii este influentata de concentratia zaharului fermentescibil in must sau plamada, temperatura, continutul in alcool si felul drojdiei. Concentratia favorabila de zahar fermentescibil in must sau plamada este de 10-15%. Fermentatia alcoolica se desfasoara bine la pH = 4-4,5, in mediu alcalin sensul fermentatiei fiind schimbat. Viteza maxima a fermentatiei este la 30C, dar in practica aceasta se realizeaza la temperaturi cuprinse intre 4 si 28C.

Alcoolul, pe masura acumularii in mediu, devine toxic pentru drojdii. Exista rase de drojdii care se dezvolta la 16-18% alcool, insa in cele mai multe cazuri fermentatia se opreste la 12-14% alcool. O data cu cresterea temperaturii de fermentare se mareste toxicitatea alcoolului. Fermentatia alcoolica este un proces anaerob. Daca drojdiile se cultiva in aerobioza pe substraturi adecvate, ele se inmultesc foarte mult si deci produc biomasa.

Fermentatia alcoolica nu este o fermentatie absolut pura. Chiar in cazul unei fermentatii alcoolice normale, in afara de alcoolul etilic iau nastere glicerina (produs secundar predominant care se formeaza din ~ 8% din totalul zaharurilor existente in mediu), acid lactic, acid acetic, substante acetoinice (acetil metil carbinol = acetoina si diacetil), acid malic, acid succinic, acid propionic, acid citramalic, acid dimetilgliceric, alcooli superiori: izobutilic, izoamilic, amilic, care provin din aminoacizi rezultati la degradarea substantelor proteice din plamezi si musturi. Acesti alcooli superiori se formeaza prin reactii de dezaminare si decarboxilare ale aminoacizilor leucina, izoleucina si valina.

De remarcat ca in functie de modul de dirijare al fermentatiei alcoolice, (pH, substante adaugate), fermentatia alcoolica poate fi deviata substantial de la cursul "normal'. De exemplu, in prezenta de acid sulfuros sau bisulfit se produce multa glicerina. Acelasi lucru se intimpla daca pH-ul este alcalin. Fermentatia alcoolica se aplica in mod deosebit la fabricarea alcoolului din produse amidonoase (cartofi, porumb, secara), produse care contin zaharoza (sfecla, melasa), lactoza (zer), glucoza (hidrolizate celulozice, lesii sulfitice). Fermentatia alcoolica sta la baza fabricarii vinului si berii.

Drojdiile sunt folosite pentru obtinerea de biomasa (inclusiv drojdia de panificatie), pentru producere de glicerina, grasimi, bauturi fermentate lactate si pe baza de cereale si leguminoase, cit si pentru productia unor enzime (lactaza, invertaza).

Dintre drojdii, in industria carnii se foloseste Debaromyces hansenii care este toleranta la clorura de sodiu, nu reduce azotatul si necesita oxigen atmosferic pentru multiplicare. Se dezvolta bine in straturile periferice ale salamului neafumat sau putin afumat. Are capacitatea de a consuma oxigenul din pasta si de a distruge peroxizii formati de unele bacterii lactice.

In cazul brinzeturilor, drojdiile se dezvolta rapid la suprafata brinzeturilor si in interiorul brinzeturilor cu pasta moale sau cu mucegai in pasta, in timpul presarii, zvantarii si maturarii, avind urmatoarele actiuni pozitive:

- consuma lactatul si in acest fel contribuie la neutralizarea pastei, imbunatatind prin aceasta consistenta si favorizind implantarea bacteriilor;

- produc factori de crestere pentru dezvoltarea bacteriilor ;

- produc o "acoperire' la anumite tipuri de brinzeturi (Roquefort);

- produc proteoliza si lipoliza si prin urmare contribuie la consistenta si aroma brinzei ;

- produc compusi volatili de aroma.

Dintre drojdii, Candida kansei a fost cultivata in asociatie cu lactobacili si Str. thermophilus, favorizind prin oxidarea lactatului scaderea potentialului de oxidoreducere si producerea de factori de crestere, dezvoltarea culturilor starter in care este asociata. Drojdia Candida lipolitica este uneori folosita la fabricarea brinzeturilor cu mucegai in pasta, datorita faptului ca prin lipazele continute realizeaza o hidroliza a grasimilor din brinza, fapt ce favorizeaza utilizarea acestora de catre Penicillium.

3. MUCEGAIURILE

Mucegaiurile sint cuprinse in patru clase mari din care, pentru industria alimentara, intereseaza Phycmycetes. Din clasa Phycomycetes, intereseaza (in sens pozitiv), genurile Mucor si Rhizopus, apartinind familiei Mucoraceae. Aceste mucegaiuri care se intilnesc pe diferite produse vegetale si alimentare, sub forma de colonii pufoase, au o actiune fcrmentativa neta. In afara de faptul ca unele specii de Mucor si Rhizopus se folosesc la obtinerea unor produse alimentare fermentate, mucegaiurile apartinind acestor genuri sunt surse importante de enzime, in principal, amilolitice si proteolitice.

Din clasa Ascomycetes genurile Aspergillus si Penicillium. Daca mucegaiurile din genul Aspergillus se utilizeaza mai putin la fabricarea unor produse alimentare (de exemplu sunca S.U.A. si Spania), obtinerea de produse fermentate traditionale din Orientul indepartat, aceste mucegaiuri au o larga utilizare in obtinerea de preparate enzimate amilazice, proteazice, pectolitice. Mucegaiurile din genul Penicillium sunt mult utilizate in industria laptelui (brinzeturilor), carnii (salamurilor crude), dar si ca surse de enzime amilolitice, proteolitice si pectolitice.

Genul Mucor cuprinde specii cu aparatul vegetativ dintr-o singura celula puternic ramificata, cu numeroase nuclee. Majoritatea speciilor sunt saprofite, preferand insa medii usor acide, bogate in zahar. Se inmultesc pe doua cai: asexuat si sexuat. In primul caz sporii se formeaza in sporangi rotunzi sau piriformi lipsiti de apofize, aflati la extremitatea unor prelungiri simple sau ramificate numite sporangiofori. Genul Rhizopus se deosebeste de Mucor prin faptul ca sporangioforii simpli - neramificati, pornesc mai multi din acelasi loc iar sporangii au apofize.

Genul Aspergillus cuprinde specii pluricelulare care produc pe suprafata substraturilor pasle colorate. Speciile acestui gen au conidiofori unicelulari cu extremitatea aproape sferica, pe suprafata carora se afla prelungiri - sterigme ce produc siraguri de conidii.

Genul Penicillium se deosebeste de Aspergillus prin conidiofori pluricelulari ramificati in forma de penson.

In industria carnii, culturile starter de spori de mucegai se utilizeaza la maturarea unor tipuri de sunca si a unor tipuri de salamuri crude fabricate in Romania, Italia, Ungaria, Elvetia, Spania, Franta, Bulgaria, Austria, Belgia, R.F.G. (si mai putin in S.U.A., Israel, Iugoslavia, Polonia) In cazul salamurilor crude afumate sau neafumate, mucegaiurile de acoperire contribuie la reglarea eliminarii apei din produs si a schimbului de gaze, la formarea aromei si la aspectul comercial al produsului. Aroma este, in general, mai evidenta la salamurile cu diametru mai mic. Produsele pot fi livrate cu mucegaiul de acoperire intact sau dupa "periere'. Culoarea miceliului ramas este dependenta de varietatea mucegaiului folosit, in Italia se prefera o culoare alb-ivorie, in Ungaria o culoare gri, in Romania o culoare alb-mat. Prin utilizarea culturilor starter de spori de mucegai, se suprima aparitia pe salamuri a mucegaiurilor toxicogene , precum si a mucegaiurilor de "patare' (care produc spoturi de culoare verde sau neagra), in special a mucegaiului Penicillium stoloniferum .

3.1. Penicillium nalgiovensis

Tulpina selectionata de Penicillium nalgiovensis este cea mai frecvent utilizata pentru insamintarea de suprafata a salamurilor crude, deoarece acopera in mod uniform si rapid produsul cu miceliu de culoare alba din care se dezvolta condiofori purtatori de conidii (spori). Acoperirea cu miceliu a produsului are loc dupa 3-4 zile de la insamintare cu spori, iar corpii de fructificatie cu condii apar dupa 5-6 zile de la insamintare. Temperatura optima de dezvoltare a acestui mucegai este de 22 23C.

3.2. Penicillium expansum

Penicillium expansum se dezvolta bine la 22C, umiditatea relativa pentru sporulare fiind de 82%, pentru germinare 88%, iar pentru dezvoltare 92-95%. Dupa insamintarea batoanelor cu spori, produsul depozitat in incaperi cu ~ 90% umiditate se acopera cu un strat compact si pufos de miceliu, dupa aproximativ 8 zile; maturizarea deplina a mucegaiului (produs gata pentru periere) are loc dupa 30 zile de la insamintare. Penicillium expansum nu produce micotoxine, daca substratul contine proteine cu sulf (cazul pastei salamurilor crude).

In industria laptelui culturile fungice sunt necesare atat in fabricarea brinzeturilor cu mucegai in pasta cat si cu mucegai la suprafata. Pentru brinzeturile cu mucegai in pasta (brinza Roquefort, Gorgonzola, Stilton, Gammelost etc.) se utilizeaza tulpini de Penicillium roqueforti. Pentru brinza de tip Camembert, cu mucegai la suprafata, se folosesc doua specii de Penicillium: P. camemberti si P. caseicolum. Aceste mucegaiuri au un rol fundamental in formarea aromei, consistentei si aspectului brinzeturilor respective, prin procesele de proteoliza si lipoliza pe care le realizeaza.

3.3. Penicillium roqueforti Thom

Acest mucegai creste in colonii cu aspect pufos, catifelat, azonate, in general subtiri, cu conidiofori scurti si abundenti, cu marginea cu aspect arhnoid, stelat sau ca o retea. Conidiile sunt lungi, de culoare galben-verzui inchis, adesea verzui, pana aproape de negru pe spatele coloniei. Tolereaza cantitati mari de NaCl (5-8%) in mediu acid si se poate dezvolta intr-o atmosfera continind doar 5% oxigen. Se dezvolta bine la temperaturi de 20 25C (dar nu si la temperaturi > 35C), pe medii cu umiditate ridicata. Dezvoltarea abundenta a miceliului are loc la pH = 4,5-7,5. Mucegaiul poate folosi sulfatul de amoniu ca singura sursa de azot. Nu utilizeaza aminoacizii leucina, cisteina si metionina. Produce enzime proteolitice si lipolitice, substratul avind o deosebita influenta asupra activitatii enzimatice. Prin cultivarea pe medii imbogatite in grasime se obtine o cultura cu puternica activitate proteolitica si lipolitica, acizii grasi eliberati fiind transformati in compusi carbonilici si in special metilcetonele rezultate prin b-oxidarea acizilor grasi. Datorita echipamentului enzimatic proteolitic, continutul in aminoacizi liberi din brinzeturi creste simtitor.

P. roqueforti se dezvolta in canalele si golurile practicate in pasta brinzeturilor moi, producind spori de culoare verde-inchis si astfel confera brinzei respective aspect marmorat.

Cercetarile efectuate la Universitatea din Wisconsin, asupra toxinogenezei lui Penicillium roqueforti, au pus in evidenta faptul ca acest mucegai produce PR-toxina, nociva pentru sobolani la care induce modificari histologice la nivelul ficatului, rinichiului precum si hemoragii, fenomene tremorgene, avorturi si retentia placentei la mamifere.

Pe linga PR-toxina, in miceliul de Penicilliiim roqueforti, s-au pus in evidenta si doi alcaloizi asemanatori cu cei produsi de catre ergot: roquefortina si izofumigaclavina. Acesti doi alcaloizi au fost pusi in evidenta si in brinzeturile fabricate cu Penicillium roqueforti, in proportie de 0,66-6,8 mg/kg produs. Ambele substante poseda actiune neurotoxica. Roquefortina are DL₅₀ = 15-20 mg/kilocorp la soareci (administrare prin injectare intraperitoneala).

3.4. Penicillium camemberti si Penicillium caseicolum

Aceste doua specii de mucegai sunt strans inrudite si sunt utilizate in productia brinzeturilor de tip Camembert, incluzind Camembert, Brie, Neufchatel, Coulommier, Garre de l'Est, Olivet.

Tulpinile au fost izolate de pe brinzeturi sau din camerele (pivnitele) de maturare a brinzeturilor.

Desi strans inrudite, cele doua specii P. camemberti Thom si P. caseicolum Bainer se deosebesc intre ele prin caracteristicile fiziologice si biochimice.

Penicillium camemberti Thom denumit si Penicillium album se utilizeaza pentru obtinerea de brinza tip Camembert cu textura mai untoasa, mai parfumata, dar de culoare gri-alburie.

Penicillium caseicolum Bainer, denumit si Penicillium candidum, se utilizeaza pentru obtinerea de brinza tip Camembert cu o textura mai compacta, aroma mai delicata si o culoare alb-imaculata.

4. CULTURI STARTER DE MICROORGANISME

DEFINITIE : Culturile starter sunt acele culturi care se obtin plecand de la cultura pura stoc si care prin trecere prin culturi intermediare devin apte de a fi folosite pentru productia unor alimente fermentate.Culturile starter pot fi formate dintru-un singur microorganism sau din mai multe microorganisme.

Culturile starter sunt utilizate in vederea:

Ø      dirijarii unor procese biochimice prin care se asigura produsului un anumit grad de inocuitate(inclusive capacitatea de conservare)

Ø      asigurarii unor insusiri senzoriale

Ø      asigurarii unor insusiri nutritive

La folosirea culturilor starter in industria alimentara trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele :

Ø      sa aiba o anumita concentratie de microorganisme pe unitatea de produs si un numar cat mai redus de germeni nedoriti.

Ø      produsii de metabolism primari si secundari sa nu prezinte pericol pentru sanatatea oamenilor.

Ø      sa nu contina si sa nu produca antibiotice care se utilizeaza in scop terapeutic la om.

Ø      sa aiba anumite activitati specifice:producerea alcoolului, acidului lactic, reducerea azotului.

Ø      microorganismele existente sa fie declarate cu numele stiintific intreg

Ø      speciile(susele) noi, care se introduce in productie, trebuie sa fie inregistrate la Ministerul Sanatatii si sa fie depozitate in colectii cu nomenclator; inainte de introducerea in productie sa fie testate din punct de vedere al inocuitatii, in conformitate cu legislatia in vigoare.

Ø      speciile care pe baza noilor cunostinte stiintifice au fost recunoscute ca avand potential patogen sau toxicogen, trebuie sa fie supuse unui control riguros pentru fiecare susa, realizandu-se studii de de toxicitate pe termen lung, de carcinogenitate si mutagenitate.

Toate cele mentionate trebuie sa constituie ca o obligativitate absoluta, deoarece:

Ø      culturile starter se pot consuma odata cu produsul alimentar, in stare vie cum este cazul produselor lactate acide , branzeturilor si salamurilor crude , unele sortimente de bere, unele produse vegetale fermentate(varza murata, castraveti murati , masline);

Ø      culturile starter se pot consuma dupa distrugerea lor, ramanamd in produsul alimentar atat ele cat si produsii lor de metabolism , asa cum este cazul branzei proaspete de vaci si a iaurturilor care au fost pasteurizate, produsele de panificatie;

Ø      produsele de metabolism se consuma odata cu produsele alimentare , insa microorganismele sunt eliminate in cea mai mare parte, asa cum este cazul berii , vinului, alcoolului alimentar , otetului;

4.1. CULTURI STARTER DE BACTERII LACTICE

Culturile starter de bacterii lactice sunt folosite in diferite domenii: industria laptelui, industria carnii, a produselor vegetale murate, a vinului,a panificatiei,a sucurilor de fructe si legume fermentate.

Folosirea culturilor starter de bacterii lactice asigura produselor alimentare in care se introduce un anumit grad de inocuitate , deoarece bacteriile lactice produc:

Ø      acizi organici , in special acid lactic, acid acetic, alcool, CO₂

Ø      substante bacteriocine eliberate in mediul de cultura

Ø      peroxizi ( H ₂O₂)

In plus, bacteriile lactice intra in competitie cu bacteriile patogene si cu cele de alterare in ceea ce priveste consumul de substante nutritive, iar datorita acidifierii mediului, consecinta a acumularii acizilor organici, bacteriile patogene si de alterare sunt inhibate in dezvoltarea lor(stafilococi,salmonele, etc.). Datorita aciditatii se inhiba si dezvoltarea microflorei cu activitate proteolitica si decarboxilazica, deci se formeaza cantitati mai mici de amine biogene, iar in cazul carnurilor sarate mai putine nitrozamine.

4.1.1CULTURI STARTER UTILIZATE IN INDUSTRIA LAPTELUI

La obtinerea culturilor starter trebuie sa se aiba in vedere , in mod deosebit urmatoarele :

mediul de cultura

tratamentul termic aplicat laptelui

conditiile de incubare

interactiunile dintre speciile din cultura starter

eventualele infectari cu bacteriofagi

instabilitatea culturilor starter de bacterii lactice

LAPTELE MEDIU DE CULTURA PENTRU CULTURI STARTER

In ceea ce priveste mediul de cultura - laptele, se mentioneaza faptul ca, acesta nu este un mediu ideal pentru dezvoltarea bacteriilor lactice din doua motive:

a)      Laptele crud nu are un continut optim de substante nutritive azotate, vitamine si alti factori de crestere, indispensabili bacteriilor lactice .

Ø      Exista diferente genetice intre specii si suse in ceea ce priveste utilizarea lactozei si galactozei. Astfel, culturile starter de iaurt (Lactobacillus bulgaricus si Str.thermophilus) produc mai rapid acid lactic, daca lactoza a fost in prealabil hidrolizata cu β-galactozidaza. Din lapte, Lb.bulgaricus foloseste numai glucoza.

Ø      De asemenea, azotul neproteic din lapte nu este satisfacator cantitativ pentru bacteriile lactice care trebuie sa posede activitate proteolitica pentru a hidroliza proteinele in scopul eliberarii aminoacizilor necesari pentru nutritia azotata. In aceasta directie exista diferente intre specii si tulpini. Tulpinile lente utilizeaza azotul neproteic, dar se dezvolta greu.Tulpinile rapide, utilizeaza peptidele hidrolizate de ele, deoarece poseda echipament proteolitic puternic. In fapt, diferentele dintre tulpinile lente si rapide, constau in absenta si, respective prezenta unor plasmide care contin gene ce codifica sinteza de peptihidroloze (proteinaze si peptidase).Tulpinile lente au pierdut aceste plasmide cand celulele s-au divizat in cursul dezvoltarii, iar cele rapide le-au pastrat.Aceasta situatie poate aparea si in cazul utilizarii lactozei.

Ø      Tipul de proteina din lapte, are influenta, de asemenea, asupra dezvoltarii bacteriilor lactice. Astfel, Lb.bulgaricus utilizeaza preferential β-cazeina ca sursa de azot, in timp ce leuconostocii prefera azotul dintru-un extract de drojdie.

Ø      Tipul de aminoacizi folositi este diferit in functie de specie. Streptococii folosesc valina, glicina, histidina, izoleucina, in timp ce leuconostocii prefera valina si glutamatul. In general, laptele contine 20% din totalul aminoacizilor si peptidelor necesare dezvoltarii optime a leuconostocilor si streptococilor.

Ø      Adaosul de substante stimulatoare sub forma de extract de drojdie, extract din pancreas, sirop de porumb, suc de tomate, are drept scop imbogatirea mediului de cultura, laptele, cu factori stimulatori: aminoacizi, vitamine, substante minerale sau enzime proteolitice necesare hidrolizei initiale a proteinelor din lapte.

Ø      In cazul bacteriilor lactice de aromatizare este necesara prezenta in mediul de cultura a citratului si a ionilor de Mg²⁺ si Mn²⁺.

b)      Laptele crud contine o serie de inhibitori naturali, cum ar fi lactotransferina, care exercita actiune bacteriostatica asupra tulpinilor care necesita prezenta fierului in mediul de reactie, lactoperoxidaza care manifesta actiune bacteriostatica fata de strptococi, lizozimul care are actiune bactericida fata de toate bateriile lactice.

4.1.1.2 TIPURI DE CULTURI STARTER UTILIZATE IN INDUSTRIA LAPTELUI

Culturile starter utilizate in industria laptelui pot fi clasificate in: mezofile si termofile.

Culturile starter mezofile pot fi singulare, multiple si mixte.

Culturile starter singulare (single strain starter) contin numai Str.lactis subspecia lactis , respective Str.lactis subspecia cremoris, ambii homofermentativi, care produc acid lactic (L+) in proportie de 0.8%. Folosirea acestor culturi starter singulare a aparut ca o necesitate de a evita formarea ochiurilor de fermentare la unele branzeturi.

Culturile starter singulare prezinta urmatoarele avantaje:

Ø      Se poate utiliza continuu aceeasi clutura cu activitate relativ constanta si previzibila

Ø      Nu este necesara alternarea culturilor, eliminandu-se riscul deprecierii acestora de bacteriofagi

Ø      Se folosesc cantitati mici de inocul pentru obtinerea de cultura primara si secundara

Ø      Influentele sezoniere ale compozitiei laptelui sunt reduse

Ø      Se creeaza conditiile unei productii standardizate de produse lactate (consistenta calitatii produsului)

Ø      Cultura poate fi controlata si supravegheata din punct de vedere al caracteristicilor sale

Culturile starter mezofile prezinta, urmatoarele dezavantaje:

Ø      Pot fi depreciate de tulpinile producatoare de bacteriocine

Ø      Pot suferi pierderi de plasmide, deci pot pierde una sau mai multe functii metabolice

Culturile starter multiple mezofile sunt acele culturi care se bazeaza pe folosirea a 5-6 tulpini selectionate, neinrudite pe plan fagic si cultivate separat pana la stadiul de cultura primara sau pana la stadiul de cultura starter de productie, cand se amesteca intre ele. In aceste conditii, tulpinile nu se dezvolta impreuna decat cel mult 10 generatii, ceea ce face ca nici o tulpina sa nu devina predominanta.

Culturile starter mezofile mixte sunt formate, de regula, din doua tipuri de bacterii lactice:

Ø      Bacterii lactice acidifiante: Str.lactis sau Str. Cremoris

Ø      Bacterii lactice producatoare de aroma: Str.diacetilactis sau specii de leuconostoci.

Pentru a avea o aroma corespunzatore trebuie sa se aiba in vedere urmatoarele:

temperatura optima pentru leuconostoci este de 24-27^oC , cu o durata a unei generatii de 3.2 ore la 26 ^oC si 3.5 ore la 22 ^oC. Str. cremoris are durata unei generatii de 1.5 ore la 22 ^oC, ceea ce inseamna ca exista posibilitatea ca streptococii sa domine leuconostocii in culturile starter mixte, de unde se impune conditia sa existe un anumit raport intre streptococci/leuconostoci.

dupa producerea diacetilului, acesta se poate transforma in acetoina, respectiv 2,3 butilenglicol cu pierderea semnificativa a aromei

Culturi starter termofile pot fi:

Ø      acidulante: Lb.acidophilus

Ø      acidulante -aromatizante, care la randul lor pot fi constituite din una sau mai multe specii de lactobacili si dintr-o specie de streptococci. Din aceasta categorie se intalnesc:

-cultura starter termofila pentru iaurt : Lb. bulgaricus si Str.thermiphilus

-cultura starter termofila pentru brinzeturi: Lb. bulgaricus +Lb.lactis+Lb.helveticus+ Str.thermophilus.

Utilizarea culturilor starter temofile este benefica deoarece:

Ø      produc acid lactic, deci scade pH-ul laptelui si determina coagularea acestuia (iaurt); la branzeturi acidifierea favorizeaza eliminarea zerului din coagul

Ø      au activitate proteolitica si contribuie la imbunatatirea proprietatilor reologice si la aroma produselor fermentate; produc aminoacizi prin proteoliza care stimuleaza dezvoltarea bacteriilor lactice

Ø      produc compusi de aroma , aldehida acetica si urme de acetoina

Ø      produc substante cu caracter filant care influenteaza vascozitatea produsului(Str.termophilus in cultura pentru iaurt)

Ø      produc bacteriocine

Ø      produc apa oxigenata (Lb.bulgaricus)

CULTURI STARTER CONCENTRATE DE MICROORGANISME

Culturile starter concentrate sunt definite ca acele culturi dezvoltate in conditii controlate, concentrate intr-un volum mic si conservate prin congelare sau uscare in vederea depozitarii sau transportului.

Culturile concentrate pot fi: bacterii, drojdii, spori de mucegai. In ceea ce priveste culturile starter concentrate de bacterii, cele mai des utilizate sunt culturile de bacterii lactice.

Culturile concentrate de bacterii pot fi utilizate pentru:

Ø      obtinerea culturilor starter de productie

Ø      obtinerea produselor fermentate prin utilizarea directa in lapte , compozitie carnati, etc.

OBTINEREA CULTURILOR STARTER CONCENTRATE

Tehnologia de obtinere a culturilor starter concentrate cuprinde urmatoarele operatii:

1. inocularea mediului de cultura cu microorganismul din cultura stoc
2. incubare pentru multiplicare
3. concentrarea mediului impreuna cu celulele sau separarea celulelor, de regula prin centrifugare si resuspendare intr-un lichid adecvat
4. conservare prin congelare si uscare
5. depozitare in stare congelata sau uscata

In tehnologia de obtinere a culturilor starter concentrate trebuie ales un mediu de cultura care sa asigure toate substantele pentru dezvoltare, realizandu-se un control riguros al temperaturii si mentinerea unui nivel optim de pH.

Conservarea prin congelare a concentratului de microorganisme se face in urmatoarele moduri :

Ø      sub forma lichida, in care caz , concentratul de bacterii se suspenda intr-un antigel solubil in apa, care se utilizeaza in proportie de 40-50% fata de concentrat. Congelarea se realizeaza la -40^oC(culturi subracite).

Acest gen de conservare prezinta urmatoarele avantaje :

-se impiedica actiunea daunatoare a ghetii asupra celulelor de bacterii

-manupularea concentratului este mai usoara

-concentratul se poate incalzii pana la temperatura de utilizare

Ø      congelarea in azot lichid (-196 ^oC), in care caz concentratul se amesteca cu un concentrat crioprotector: 10% glicerol, 7.5% lactoza (in cazul bacteriilor lactice )

Ø      conservarea prin reducerea continutului de apa, prin liofilizare, in care caz concentratul de bacterii se amesteca cu un suport adecvat (lapte praf degresat,lactoproteine pulbere, lactoza, zaharoza) dupa care se liofilizeaza. La liofilizare temperatura produsului nu trebuie sa depaseasca 40-45^oC. Dupa liofilizare se face ambalarea sub vid sau in atmosfera controlata de gaz inert.

Depozitarea produselor liofilizate trebuie sa se faca la temperaturi scazute (- 18^oC).

Culturile starter concentrate trebuie sa contina 2.5*10¹⁰ si 5.5*10¹⁰ celule viabile active /g sau ml produs.

4.2.2 CULTURI STARTER CONCENTRATE PENTRU INDUSTRIA LAPTELUI

Pentru industria laptelui se folosesc, in special culturi concentrate de bacterii lactice si propionice.

Culturile concentrate de bacterii lactice se folosesc pentru:

Ø      branza Cheddar, branzeturi de tip italian, elvetian

Ø      branza de vaci, smantana, lapte batut, iaurt

Culturile de bacterii concentrate propionice se adauga direct in laptele destinat fabricarii branzeturilor (nu se mai folosesc culturi intermediare).

4.2.3 CULTURI STARTER CONCENTRATE PENTRU INDUSTRIA CARNII

Culturile starter concentrate pentru industria carnii pot fi culturi singulare sau in 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 lenta a salamurilor crude, unde se realizeaza o scadere lenta a pH-lui la o valoare de 5.6-6.1, conferind produselor un gust acrisor iar realizarea consistentei se realizeaza in timp.

Culturile mixte de micrococi-stafilococi-lactobacili se utilizeaza pentru maturarea rapida a salamurilor crude, in care caz realizarea consistentei merge paralel cu acidifierea.

Culturile starter concentrate utilizate in industria carnii se gasesc sub forma lichida sau liofilizate.Adaosul in compozitie trebuie sa asigure o concentratie de cel putin 10⁶-10⁷ microorganisme/g pasta. Modul de folosire al culturilor depinde de modul lor de conservare. Culturile conservate in antigel sunt folosite ca atare, cele liofilizate se suspenda in apa pentru o distributie mai uniforma in compozitie.

Culturile starter concentrate de bacterii lactice pentru industria carnii nu se amesteca cu sare ,condimente, acid ascorbic, acizi alimentari deoarece se inactiveaza rapid.

Culturile starter concentrate folosite in industria carnii trebuie sa indeplinesca urmatoarele conditii:

Ø      sa fie tolerante la NaCl (concentratie 2.5-3%)

Ø      sa se dezvolte bine in prezenta de 80-100 mg NaNO₃ /kg compozitie

Ø      sa produca numai acid lactic(specii homofermentive)

Ø      sa fie putin lipolitice si proteolitice

Ø      sa nu produca gusturi si mirosuri neplacute din cauza produsilor secundari de reactie

Ø      sa fie nepatogene

Ø      sa fie inactivate la 57-60^oC

Folosirea culturilor starter concentrate de bacterii in industria carnii prezinta urmatoarele avantaje:

micsoreaza durata de maturare a produselor din carne

se imbunatatesc proprietatile senzoriale(gust, miros, consistenta)

se asigura un grad inalt de inocuitate produsului alimentar (salamurile si carnatii cruzi) prin controlul dezvoltarii microorganismelor patogene si de alterare (Staphilococcus aureus , Salmonella, Cl.botulinum)

4.2.4 CULTURI STARTER CONCENTRATE DIN SPORI DE MUCEGAI

Tehnologia de obtinere include urmatoarele operatii:

Ø      prepararea mediului de cultura, sterilizarea acestuia si repartizarea in eprubete (agar inclinat)

Ø      insamantarea mediului din eprubete cu spori de mucegai din cultura dorita

Ø      termostatarea pentru germinarea sporilor cu organe purtatoare de spori si sporularea

Ø      preluarea sporilor cu 2 ml ser fiziologic 0.8% si insamantarea mediilor de cultura Czapek, cu 2% agar, aflate in vase Roux

Ø      recoltarea sporilor din vase Roux cu ser fiziologic 0.8% astfel incat sa avem in suspensie 10⁸-10¹⁰ spori/ml

Ø      pastrarea suspensiei la 04^oC

Cultura de spori de mucegai concentrata poate fi livrata si sub forma liofilizata .Culturile starter din spori de mucegai se utilizeaza in industria carnii si laptelui.

4.3. CULTURI STARTER PENTRU BIOTEHNOLOGII FERMENTATIVE ALE PRODUSELOR DE ORIGINE VEGETALA

Ideea de a folosi ca maia (biomasa de celule de drojdie) o anumita specie de levuri dateaza de la sfarsitul secolului XIX si apartine lui Christian Hansen. Ea are la baza teoriile lui Pasteur si rezultatele cercetarilor proprii care dovedeau ca exista genuri de levuri utile si altele daunatoare proceselor fermentative.Numele lui se leaga de inceputurile unei etape cu totul noi in biologia levurilor (levura de la lat.levere=a ridica; fr.levain=aluat dospit, care desemneaza acele microorganisme care pot produce fermentatia), precum si o reforma fundamentala a tehnicii fermentative. Niciunul dintre predecesorii sai nu a lucrat cu culturi pure. El elaboreaza un procedeu pentru obtinerea culturilor, plecand de la o singura celula de levura si studiaza proprietatile fiziologice ale tulpinilor pure obtinute in felul acesta.

Folosirea culturilor pure de drojdii si a altor microorganisme (in special bacterii) a fost dezvoltata foarte rapid in special in industria berii, industria vinului, industria drojdiei de panificatiei, practic in toate domeniile in care cercetatorii si producatorii erau interesati de obtinerea unor fermentatii controlate sau pentru obtinerea unui anumit produs principal de reactie (fabricare otetului).

Cele mai importante domenii in care folosirea culturilor pure este practic astazi de neconceput sunt industria vinului si berii.

4.3.1 UTILIZAREA CULTURILOR STARTER IN INDUSTRIA VINULUI

Fermentatia spontana a mustului de struguri are loc sub influenta drojdiilor care provin de pe struguri, deci nu are loc datorita unei singure specii, ci datorita unui ansamblu de specii a caror evolutie este dependenta de concentratia in alcool.

Fermentatia este declansata de drojdiile apiculate (in special Kloeckera apiculata)care produc ~4% volume alcool si al caror numar reprezinta 70-80% din totalul drojdiilor aflate in mustul fermentat. Dupa declansarea fermentatiei incep sa predomine drojdiile eliptice (Saccaromyces ellipsoideus) ce pot produce 16% volume alcool si care in plina fermentatie alcoolica reprezinta 90% din totalul drojdiilor.La sfarsitul fermentatiei incep sa actioneze si drojdiile Saccaromyces oviformis, care formeaza in mustul fermentat pina la 18-20% volume alcool.

Fermentatia mustului de struguri poate fi insa controlata si dirijata in doua moduri:

Ø      prin folosirea de culturi de productie de drojdii indigene

Ø      prin utilizarea de culturi starter de drojdii sub forma de culturi starter de productie sau culturi starter concentrate

Avantajele folosirii celor doua tipuri de culturi sunt urmatoarele :

pornirea rapida a fermentatiei mustului chiar in conditiile sulfitarii cu doze mari de SO₂ impusa de starea recoltei

se modifica numeric si calitativ microflora levurica din must, ceea ce face ca fermentarea mustului sa fie mai rapida si mai completa

4.3.1.1 CULTURI DE PRODUCtIE DE DROJDII INDIGENE

In scopul obtinerii culturilor de productie din drojdii indigene cu cateva zile inainte de inceperarea campaniei de vinificare, se culege o cantitate de ~1500 kg struguri sanatosi, copti din care se obtine aproximativ 1200 l must.Circa 100 l se sulfiteaza la nivel de 5-10 g/hl SO₂ si se lasa in repaus 10-120 ore , intr-un loc racoros pentru depunerea suspensiilor. Mustul limpede este transvazat intr-un vas si se depoziteaza la o temperatura care favorizeaza fermentatia alcoolica(15-20 ^oC). Datorita procesului de selectie exercitat de anhidrida sulfuroasa, procesul de fermentatie este realizat de drojdiile eliptice. In momentul in care fermentatia s-a declansat, se aduga treptat restul de must (1100 l), care a fost sulfitat la obtinere cu 30-40 g/hl. Dupa 2-3 zile se obtine cultura primara(~ 12 hl), care este folosita pentru insamantarea unei sarje mai mari de must sulfitat, din care dupa 2-3 zile de fermentatie (cultura secundara) se folosesc cantitati corespunzatoare pentru insamantarea unei sarje mai mari de must(cultura de productie).Aceasta cultura de productie este folosita pentru insamantarea partidelor mari de must in vederea fermentatiei.

4.3.1.2 CULTURI STARTER DE DROJDII PENTRU VINIFICATIE

Culturile starter se obtin prin selectionarea celor mai valoroase drojdii din punct de vedere al insusirilor de fermentare.

Obtinerea culturilor starter implica izolarea drojdiilor din habitatul lor natural si multiplicarea pe medii de cultura adecvate (must de struguri, must agarizat)

Formele sub care se comercializeaza aceste culturi starter de drojdii sunt:

Ø      culturi starter in mediul lichid

Ø      culturi starter pe mediul solid de gelatina sau geloza

Ø      culturi starter liofilizate (drojdiile se liofilizeaza impreuna cu mediul de protectie )

Principalele culturi starter de drojdii sunt:

- cultura starter de Saccaromyces ellipsoideus

- cultura starter de Saccaromyces oviformis

- cultura starter de Saccaromyces pombe

Cultura starter de Saccaromyces ellipsoideus se utilizeaza pentru prelucrarea strugurilor avariati, a celor proveniti din podgorii noi la care nu s-au identificat specii de drojdii valoroase, la obtinerea vinurilor spumante.

Cultura starter de Saccaromyces oviformis este necesara pentru completarea fermentarii.Cultura de productie se aduga chiar la inceputul fermentatiei, cu conditia ca raportul Saccaromyces oviformis:

Saccaromyces ellipsoideus sa fie de 10:1.

Cultura starter de Saccaromyces pombe realizeaza o dezacidifiere biologica , fara ca zaharul rezidual sa fie fermentat.Aceasta metoda se aplica pentru dezacidifierea musturilor care urmeaza sa fie concentrate.

Pentru a fi utilizate in productie culturile starter se pregatesc din inocul prin metoda pasajelor multiple. Se pot folosi si culturi starter concentrate, care se conserva prin congelare sau prin uscare. Cultura starter concentrata contine 3*10¹⁰ drojdii/g si este pastrata sub atmosfera de CO₂ sau N₂. Inainte de folosire aceste concentrate se rehidrateaza in amestec apa/must sau solutie 10% zahar.Culturile concentrate se utilizeaza direct in productie(fara pasaje).

4.4. ROLUL CULTURILOR STARTER IN ASIGURAREA CALITATII PRODUSELOR ALIMENTARE

4.4.1. Asigurarea inocuitatii produselor alimentare prin folosirea culturilor starter

Dintre toate avantajele folosirii culturilor starter, cel mai important este cel care asigura un anumit grad de inocuitate produsului alimentar, datorita:

- acizilor organici (si in special acidului lactic) acumulati in mediu ;

- substantelor antibiotice si bacteriocine ;

- competitiei bacteriilor lactice cu microorganismele patogene si cele de alterare in ceea ce priveste consumul de substante nutritive ;

- inhibarii productiei de amine biogene;

- inhibarii productiei de nitrozamine.

Deosebit de importanta este asigurarea inocuitatii microbiologice a produselor alimentare la care s-au folosit culturi starter de bacterii lactice. Alaturi de materiile prime si auxiliare de calitate ireprosabila sau igiena productiei si personalului, prin folosirea de culturi starter de bacterii lactice se asigura o dominare numerica a acestora fata de microflora naturala (spontana), inclusiv cea patogena (salmonele, stafilococi, clostridii), care este impiedicata in dezvoltarea ei datorita unui sistem antagonic complex.

Sistemul antagonic include acizi organici (in special lactic si acetic), antibiotice, peroxizi si metaboliti, nefiind exclusa nici competivitatea dintre bacteriile lactice pe de o parte si cele de alterare si patogene, pe de alta parte, pentru substantele nutritive esentiale din mediul in care se dezvolta (produsul alimentar).

Acidificarea mediului este intensa si rapida mai ales in cazul in care substratul contine un glucid usor fermentescibil (lactoza-in cazul bacteriilor lactice tipice), datorita acumularii de acid lactic. In functie de tipul microflorei lactice, se pot acumula si alti acizi organici, in special acid acetic. Prin acumularea de acizi organici, pH-ul mediului (produsului alimentar) scade sub valoarea optima de dezvoltare a bacteriilor de alterare si a celor patogene.

4.4.2. Actiunea fata de stafilococi si salmonele

In preparatele de carne care au suferit un tratament termic necorespunzator (substerilizare), in cirnatii si salamurile crude semiuscate (a_w > 0,92) sau in salamurile uscate (a_w < 0,92), se poate dezvolta Staphylococcus aureus care elaboreaza enterotoxina, stabila la caldura. In general, stafilococii prolifereaza si produc enterotoxina in primele stadii ale fermentatiei salamurilor si cirnatilor cruzi, mai ales in stratul periferic.

Inhibarea dezvoltarii stafilococilor este marita daca raportul bacterii lactice/stafilococi este mare si daca temperatura de fermentare-maturare este mai scazuta. S-a demonstrat experimental ca, in prezenta de cultura starter de bacterii lactice, numarul de stafilococi coagulazo-pozitivi din salamurile fermentate la 22 24C este mai redus iar producerea de enterotoxina este inhibata si aceasta din cauza ca, inocul de bacterii lactice (pediococi si lactobacili) va controla fermentatia, va accelera formarea de acid lactic si astfel, indirect, va intirzia dezvoltarea stafilococilor.

Prezenta salmonelelor in cirnatii si salamurile crude este mai rara. Bacteriile lactice componente ale culturilor starter au actiune inhibitoare fata de salmonele, efectul inhibitor fiind dependent de specie, susa, raportul bacterii lactice/salmonele, temperatura de fermentare, intensitatea si viteza acumularii acidului lactic.

Stafilococii si salmonelele pot fi prezente si in diverse produse lactate (produse lactate acide, smantana, branza proaspata de vaci, unt, brinzeturi fermentate cu pasta oparita sau neoparita, branza telemea, inghetata, lapte praf). La produsele lactate la care se folosesc culturi starter de bacterii lactice, s-a dovedit ca exista un antagonism evident intre acestea, pe de o parte, si stafilococi-salmonele, pe de alta parte In cazul culturilor starter de streptococi s-a dovedit ca actiunea de inhibare nu este direct corelata cu viteza de acumulare a acidului lactic .

In ceea ce priveste formarea de toxine botulinice de catre CI. botulinum tip A, B, E, F (toxine care sunt labile la caldura si care se deosebesc intre ele prin faptul ca sunt neutralizate specific de catre anticorpii omologi), aceasta este dependenta de conditiile in care se dezvolta microorganismul: potential redox, pH, activitatea apei; concentratia NaCl si azotit, temperatura. Experimental, s-a dovedit ca prin folosirea culturilor starter de bacterii lactice, in prezenta unui glucid fermentescibil adecvat (glucoza, zaharoza) se inhiba in mare masura formarea de toxina botulinica. Daca este prezent si azotitul in concentratie de 50-150 mg/kg, actiunea de inhibare a formarii toxinei este totala in cirnatii cruzi fermentati-maturati la 27C.

In cazul produselor vegetale murate (fermentate lactic), incidenta formarii toxinei botulinice este extrem de rara, din cauza rapidei dezvoltari a bacteriilor producatoare de acid lactic, bacterii care au o buna toleranta la concentratii mai mari de NaCl (2-8%) si acid lactic. Ca rezultat al respiratiei tesuturilor vegetale supuse murarii si a dezvoltarii bacteriilor se creeaza un mediu anaerob si prin urmare competitia intre bacteriile producatoare de toxine si cele producatoare de acizi este cistigata de acestea din urma, care sunt tolerante la pH scazut si concentratie mare de NaCl. In produsele vegetale murate, dezvoltarea lui CI. botulinum si producerea de toxina este inhibata la un pH < 4,6 si la concentratiile de NaCl existente in produs. La conservarea prin murare a produselor vegetale trebuie sa se aiba insa in vedere ca anumiti compusi pot actiona favorabil sau defavorabil asupra bacteriilor lactice. De exemplu, in varza exista substante care inhiba dezvoltarea bacteriilor gram-negative daunatoare, dar nu si pe cele lactice. Maslinele verzi tratate necorespunzator cu alcalii sau prin soc termic, inainte de a fi saramurate, pot avea substante inhibitoare fata de bacteriile lactice.

Avind in vedere ca produsele vegetale contin azotati, acestia sint transformati in azotiti, in timpul fermentatiei lactice, care inhiba dezvoltarea microorganismelor formatoare de spori in produsele vegetale fermentate lactic. O contributie insemnata la capacitatea de conservare a produselor alimentare la care s-au folosit culturi starter o are si peroxidul de hidrogen (H₂O₂) care este bacteriostatic si bactericid, eficace in special fata de microorganismele ce nu secreta catalaza.

In acest context sunt mai sensibile la H₂O₂ bacteriile gram-negative (salmonele, bacteriile coliforme) in comparatie cu cele gram-pozitive (stafilococi, clostridii). Peroxidul de hidrogen poate fi eficace prin el insasi sau datorita formarii unor compusi inhibitori cu unele componente din produsul alimentar. De exemplu, in laptele crud, peroxidul de hidrogen reactioneaza cu tiocianatul si peroxidaza si formeaza o serie de compusi care au actiune inhibitoare fata de microorganismele de alterare

Avand in vedere ca anumite culturi starter pot forma H₂O₂ in conditii de refrigerare fara a se dezvolta numeric si fara a produce acid lactic, s-a ajuns la concluzia ca aceste culturi starter pot fi utilizate pentru inhibarea microorganismelor psihrotrope in produsele alimentare depozitate in conditii de refrigerare.

Astfel, se cunoaste ca aproape 90% din bacteriile psihrotrope care altereaza carnea sint gram-negative, grupul cel mai important constituindu-l Pseudomonas- Achromobacter, atit pentru carnea proaspata cat si pentru cea refrigerata. S-a constatat ca prin utilizarea unei culturi starter de Streptococus lactic si Leuconostoc citrovorum in proportie de 10% fata de masa carnii de vita tocata se impiedica dezvoltarea microorganismelor aerobe, fara a se ajunge la modificari de pH. De asemenea, prin folosirea de culturi starter de L. bulgaricus, L. lactis si Pediococcus cerevisiae in carnea maruntita la nivel de 5 . IO⁸ celule/g carne tocata si pastrata in conditii de refrigerare, s-a ajuns la o inhibare a bacteriilor psihrotrope, inhibare pusa pe seama H₂ 0₂ .

Cercetarile au demonstrat ca culturile starter lactice pot fi folosite si ca microflora de suplimentare in alimentatia animalelor tinere (vitei, purcei) si aceasta pe motivul ca la vitei si purcei lactobacilii si streptococii joaca un rol important in digestia glucidelor, in special a lactozei, care este transformata in acid lactic ce joaca un dublu rol:

- aciditatea lactica favorizeaza actiunea pepsinei ce provoaca coagularea cazeinei laptelui, care in continuare este atacata de tripsina ce elibereaza aminoacizii ;

- aciditatea mediului intestinal blocheaza dezvoltarea microorganismelor cu putere patogena, cum ar fi E. coli care se dezvolta in mediu alcalin sau usor acid.

Prin schimbarea habitatului si datorita tratamentelor fizice, psihice, transportului sau inlocuirii laptelui matern cu lapte simulat, se modifica flora lactica la vitei si purcei. Acest lucru se realizeaza si prin tratament cu antibiotice. Datorita pierderii florei lactice, viteii si purceii pot capata diferite afectiuni digestive care pot produce mortalitate de 3-10%. In conditiile in care viteii si purceii nu sint alaptati normal, alimentele de alaptare pot fi suplimentate cu culturi starter care trebuie sa aiba o concentratie mare de germeni viabili in conditii normale de depozitare ale alimentelor de alaptare,. Se utilizeaza culturi starter de Str. lactis, Str. thermophilus, L. helveticus. L. acidophilus, imbogatite cu aminoacizi si vitamine din grupul B.

4.4.3. Producerea de antibiotice si bacteriocine

Anumiti streptococi lactici si lactobacili produc antibiotice in mediul in care se dezvolta. De exemplu, Str. cremoris produce diplococcina strans asociata de celulele respective, antibiotic care este inhibitor fata de Staphylococcus aureus dar nu si fata de Eschcrichia coli.

Streptococcus lactis produce nizina, stabila la caldura si la pH acid, care are actiune inhibitoare fata de bacteriile gram-pozitive. Nizina nu stopeaza germinarea sporilor, dar inhiba dezvoltarea sporilor germinati. Lactobacillus plantarum produce lactolina, iar Lactobacillus brevis produce lactobrevina. Specii de Lactobacillus acidophilus produc lactocidina, acidofilina si acidolina. Acidofilina produsa in timpul dezvoltarii lactobacililor in lapte este stabila la caldura si pH acid. Acidolina produsa in aceleasi conditii are actiune fata de bacteriile gram-pozitive si negative.

Anumite specii de microorganisme produc bacteriocine care nu sint clasificate ca antibiotice dar care au actiune antibiotica. De exemplu, L. cremoris produce diacetil prin fermentarea citratului, care exercita actiune inhibitoare fata de bacteriile patogene si cele de alterare. Avand in vedere concentratia relativ redusa a diacetilului in produsele alimentare, nu se poate vorbi de o actiune inhibitoare a acestuia fata de grupele de microorganisme mentionate. Efectul inhibitor al diacetilului este evident numai la o concentratie a acestuia de 170 mg/kg, ceea ce ar insemna folosirea diacetilului ca aditiv de conservare, fapt ce nu este permis de legislatia sanitara in vigoare, el fiind socotit un aditiv de aromatizare.

4.4.4. Producerea de amine biogene

Dintre aminele biogene din produsele fermentate intereseaza in mod deosebit histamina si tiramina, care se formeaza in cantitati mai mari datorita actiunii histidin si tirozin-decarboxilazelor produse de microorganisme (bacterii si drojdii). S-a dovedit ca in metabolismul normal al omului, tiramina este oxidata rapid de monoamina-acid-oxidaza (MAO), dar la persoanele tratate cu inhibitori MAO, tiramina se acumuleaza si exercita un efect vasotonic puternic. Printr-un mecanism diferit si histidina actioneaza ca un vasopresor, in prezenta inhibitorilor MAO.

In produsele de carne fermentate au fost gasite cantitati relativ mari de tiramina si histamina si cantitati mai mici de feniletilamina, triptamina, cadaverina, putresceina, in functie de durata fermentarii. Produsele fermentate natural au un continut intre 184 si 534 mg tiramina/kg produs. Activitatea tirozin-decarboxilazica a microflorei naturale creste paralel cu cresterea aciditatii produsului, fiind un mecanism de protectie al bacteriilor fata de acidificarea mediului. Microflora spontana are activitate decarboxilazica mai mare, fiind adaptata la temperaturi mai ridicate, la o activitate a apei a_w mai redusa si la o concentratie de NaCl mai mare. Tirozindecarboxilaza din produsele de carne fermentate s-a dovedit a fi indusa in prezenta tirozinei disponibile. Prin folosirea de culturi starter de Lactobacillus si Pediococcus, se impiedica dezvoltarea microflorei cu activitate proteolitica (punerea in libertate de tirozina) si decarboxilazica si deci se impiedica formarea unor cantitati mari de tiramina. (Acelasi lucru se poate spune si despre acumularea celorlalte amine biogene.) Si in cazul altor produse alimentare se inregistreaza nivele mai scazute de amine biogene daca s-au folosit culturi starter.

In literatura sint indicate urmatoarele nivele de tiramina: 0-2,17 mg/g in brinza fermentata; 6-11 mg/ml in bere; 0,2-12 mg /ml in vin; 95-304 mg/g in extract de drojdie; 0,9-13 mg/100 g in varza tocata si murata.

4.4.5. Inhibarea producerii de nitrozamine

In cazul carnii, azotitul se adauga pentru formarea culorii carnii sarate destinata preparatelor din carne, semiconservelor si salamurilor crude si pentru proprietatile sale antimicrobiene. Azotitul rezidual poate insa reactiona cu aminele secundare, conducind la formarea de nitrozamine care au actiune cancerigena. Prin reducerea cantitatii de azotit rezidual se diminueaza productia de nitrozamine in produsele din carne dar, in acelasi timp, se reduce si capacitatea acestuia de a inhiba dezvoltarea lui CI. botulinum si de formare a toxinei botulinice. Bacteriile lactice, avind la dispozitie un substrat fermentescibil, sunt agenti eficace antibotulinici, deoarece produc acid lactic si deci scad pH-ul sub valoarea optima de dezvoltare a lui CI. botulinum, deci asigura stabilitatea produselor chiar in prezenta unei cantitati mai mici de azotit rezidual. Realizarea unui pH scazut si existenta unui nivel de azotit rezidual de asemenea scazut fac sa scada productia de nitrozamine, mai ales la produsele care se supun frigerii si coacerii (tabelul 40).

Continutul de nitrozamine in bacon dupa 25 zile de pastrare la 4C

Produsele vegetale contin azotati si azotiti si anumite bacterii lactice, incluzind suse de L.plantarum care pot reduce azotatii la azotiti. In aceasta directie, s-a gasit ca azotitul din varza murata creste de la un nivel initial foarte redus pina la 108 mg/kg, dupa 5 zile de fermentare, dupa care se reduce aproape de nivelul initial. Din aceasta cauza, in produsele vegetale fermentate lactic nu s-au pus in evidenta nitrozamine, chiar daca unul din partenerii de reactie este prezent (aminele). La produsele vegetale fermentate, datorita pH-ului scazut, azotitul rezidual este adus la nivele nepericuloase din punct de vedere al formarii nitrozaminelor.