كاربرد ميكروارگانيزمها در تهيه مواد لبني

چکیده

میکرو ارگانیزم‌های عمده‌ای که شیر را به محصولات لبنی فرعی تبدیل می‌کنند، شامل لاکتوبا سیلوس‌ها و استرپتوکوکها هستند. در این مقاله نقش میکروارگانیزم‌ها در مراحل رسیدن پنیرتوضیح داده می شود. شیر محیط مناسبی برای رشد باکتریهای اسید لاکتیک است. در حقیقت لاکتو

باسیلوس دلبروکه‌ای زیرگونه بولگاریکوس، لاکتوباسیلوس هلوتیکوس واسترپتوکوکوس سالیواریوس زیرگونه ترموفیلوس شیر را به عنوان محیط مناسب برای رشد و استفاده لاکتوز فراوان موجود در شیر می‌یابند. تولید اسیدلاکتیک از استاترها به خود شیر وابسته است.

بین ازدیاد رشد و فاکتورهای ممانعت کننده در شیر ارتباطی وجود دارد. توانایی استاترها برای زیاد شدن در شیر تا حدی وابسته به فعالیت پروتئولیتیک آنهاست.

آنزیم‌های سیستم پروتئولیتیک باکتریهای لاکتیک به دو گروه تقسیم می‌شوند:

۱- پروتئینازهایی که به دیواره خارج سلولی متصل می‌شوند.

۲- پپتیدازها که هیدرولیز پپتیداز را کاتالیز می‌کنند.

پروتئینازها کازئین را به زنجیره‌های پپتیدی با طول متفاوت تبدیل میکنند. پروتئینازهای باکتریهای لاکتیک براساس نوع فعالیت آنها به دو گروه تقسیم می‌شوند.

۱- نوع AP₁ که ابتدا بر روی کازئین  اثر می‌کند.

۲- نوع AP_m که روی کازئین‌های B,K,as₁ اثر می‌کند.

پروتئینازها، پپتیدازها، اسیدهای آمینه و سیستم حمل پپتید، برای تامین اسیدهای امینه مورد نیاز رشد باکتریها ضروری هستند. بیشتر پپتیدهایی که بوسیله پروتئینازها از کازئین حاصل می‌شوند، مولکول بزرگ داشته و قادر به عبور از دیواره سلولی نیستند. بنابراین، برای عبور پپتیدها از غشا سیتوپلاسمی، وجود پپتیدازهای خارج سلولی ضروری است.

برای ایجاد شرایط فیزیکی و شیمیایی مناسب برای تولید فراورده‌های لبنی، باکتریهای لاکتیک ابتدا از طریق تخمیر لاکتوز و تولید اسید لاکتیک، pH محیط را کاهش می‌دهند. این باکتریها، فلور غالب اولیه را تشکیل می‌دهند. توانایی پروتئولیز  شبیه آن ویژگی آنهاست که در فرایند رسیدن پنیر موثر است. باکتریهای لاکتیک، میکروارگانیزم‌های مشکل پسند هستند و لازم است که برای رشد آنها، اسیدهای آمینه و پپتیدهای کوچک در محیط وجود داشته باشد. قسمت غیرپروتئینی شیر، ۲۵-۱۰% احتیاج سلولی این باکتریها را فراهم می‌سازد؛ این مقدار برای رشد باکتری کافی نیست، بنابراین، باکتریهای آغازگر مورد استفاده، آنزیم پروتئولیتیک را برای ادامه رشد تولید می‌کنند. این روند در صنایع شیر، مرحله رسیدن پنیر نامیده می‌شوند. باکتریهای لاکتیک در مقایسه با باکتریهای دیگر مانند سود و موناس دارای قدرت پروتئولیتیک ضعیف ولی پروتئاز پیچیده (شامل پروتئازها و پپتیدازهای خارج و داخل سلولی است) هستند.

باکتریهای لاکتیک، تکمیل کننده عمل مایه پنیر در زمان رسیدن هستند. در حقیقت مایه پنیر اولین تجزیه محدود کازئین‌ها به پیتیدهایی با وزن مولکولی بالا را سبب می‌شود. این پپتیدها عمدتاً تلخ نیستند و توسط باکتریهای لاکتیک به پپتیدهای کوچکتر و سپس به اسیدهای آمینه آزاد تجزیه می‌شوند.

در پنیر گورا مشخص شده است که سویه‌های غیر تلخ زودتر از سویه‌های تلخ اسیدهای آمینه را آزاد می‌کنند و نیز سویه‌های تلخ دارای آنزیم‌های تجزیه کننده پپتیدهای تلخ هستند، ولی تاکنون تأثیر محصولات حاصل از این پروتئولیز بر روی بافت و طعم پنیر مشخص نشده است. تغییرات ایجاد شده در بافت پنیر ناشی از پروتئولیز کازئین as₁ است. باکتریهای لاکتیک مانند باکتریهای تشکیل دهنده مایه پنیر طی یک سری کنش و واکنش‌های شیمیایی، باعث هیدرولیز پیوندهای کازئین as₁ شده و فرآورده‌های ساده تری را به وجود می‌آورند. درباره نقش باکتریهای لاکتیک در ایجاد تلخی زمان رسیدن پنیر، نظرات مختلفی ارائه شده است. به دلیل دخالت آنزیم‌های متعددی در ایجاد تغییرات مراحل رسیدن پنیر، ارزیابی نقش پروتئولیتیک باکتریهای لاکتیک در پیدایش تلخی مشکل است. به نظر می‌رسد که ارگانیسم‌های مایه‌های لاکتیکی در پیدایش تلخی نسبت به مایه پنیر مؤثرتر باشند. تمام سویه‌های باکتریهای لاکتیک به صورت بالقوه دارای قدرت ایجاد تلخی هستند. رفتار هر سویه به شرایط تولید پنیر بستگی دارد. مثلا دمای پخت که تعیین کننده تعداد نهایی استرپتوکوکهای لاکتیکی در پنیر است، احتمالاً در پیدایش تلخی نیز مؤثر است. غلظت زیاد باکتریهای لاکتیک در پنیر به افزایش پروتئازها و پپتیدهای تلخ منجر می‌شود.

مقدار پپتیدهای تلخ موجود در پنیر، به سرعت تشکیل و تجزیه آنها بستگی دارد. کنترل تلخی در پنیر به طور عمده شامل کنترل فعالیت کلی پروتئولیتیک است. این کنترل در عمل به وسیله مجموعه‌ای از روشها انجام می‌شود، از جمله محدود کردن اثر عوامل تخمیر کننده از طریق تنظیم دمای پخت، انتخاب عامل تخمیر کننده‌ای که دارای فعالیت پروتئولیتیک ضعیف بر روی کازئین  باشد، استفاده از غلظت زیاد نمک در آب و استفاده محدود از مایه پنیر.

در تهیه پنیر از طریق تخمیر پروپیونیکی، باکتریها نقش مهمی را ایفا می‌کنند. بعد از فرایند نمک زنی، در طول فرایند رسیدن، نمک به آهستگی به داخل قطعات پنیر نفوذ می‌کند. لاکتوز باقیمانده توسط باکتریهای لاکتیک تجزیه می‌شود. در اثر تجزیه لاکتوز توسط باکتریهای مولد اسید پروپیونیک، اسید پروپیونیک و مقداری اسیداستیک تولید می‌شود، که سبب ایجاد کمی مزه تلخ در پنیر کهنه می‌گردد. دی اکسیدکربن تولید شده در اثر این تخمیر، در قطعه‌های پنیر حفره ایجاد می‌کند. برخی استارترهای غیر لاکتیک در آزاد کردن اسیدهای آمینه موجود در پنیر دخیل هستند.