پنج شنبه, 29 شهریور 1397 - Thursday 20 September 2018
  • unisensor
  • micro-milk
  • merck
  • givaudan
  • fonterra
  • eon
  • ekomilk
  • danisco
  • cremo-02
  • cremo-01
  • argeville
  • Valiren

نقش مایه های میکروبی (استارتر کالچرها) در تخمیرهای شیری

کشت های مورد استفاده در تولید صنعتی پنیر و یا سایر فرآورده های تخمیری شیری با نام استارتر کالچریها مایه میکروبی شناخته شده اند . استارترها در تولید فرآورده هایی همچون ماست ، پنیر و ... نقش بسیار مهم و اساسی دارند . آنها با تولید اسید لاکتیک اثر بسیار مهمی در کیفیت فرآورده از لحاظ بافت ، محتوای رطوبت ، عاری بودن از میکروب های پاتوژن و سمومشان و نیز مزه شان می گذارند . میزان تولید اسید لاکتیک توسط این مایه های میکروبی در تولید برخی از فرآورده ها همچوون پنیر چدار بسیار مهم می باشد .
پتانسیل احیای منفی ایجاد شده ناشی از رشد استارترها در پنیر نیز در حفظ و توسعه عطر و طعم در پنیر چدار و سایر محصولات مشابه بسیار مؤثر است . مواد بازدارنده میکروبی که امروزه بنام باکتریوسین شناخته شده اند نیز توسط این مایه های میکروبی تولید می گردد که نقش بسیار مهمی در حفظ و نگهداری محصولات لبنی دارند .


اکولوژی باکتری های استارتری

اکثر استارترهای مورد استفاده امروزی از خانواده باکتری های لاکتیک هستند که خود بخشی از فلور شیر را در حالت طبیعی تشکیل می دهند . این باکتری ها احتمالاً منشأ گیاهی دارند مثل لاکتوکوکسی ها و یا منشأ روده ای دارند مثل بیفید و باکترها و لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس .
استارتر کالچرهای مدرن امروزی از توسعه عمل نگهداری مقداری سرم شیر یا خامه حاصله از تولید فوق یک محصول در روز قبل و استفاده از آن و تلقیح آن به عنوان استارتر برای تولید محصول روز بعد حاصل گردیده اند .
این عمل و رویه نام های مختلفی خوانده می شود اما نام و اصطلاح back-slopping شناخته شده ترین اصطلاح بکار رفته در مورد این روش است .

طبقه بندی باکتری های استارتری

باکتری های مورد استفاده در تولید فرآورده های لبنی عموماً از خانواده باکتر یهای لاکتیک هستند ( LAB ) ولی پروپیونی باکتریوم شرمانی و بیغید جزو خانواده باکتری های لاکتیکی نیستند اگر چه بیغیدوباکترها بدلیل تولید اسید لاکتیک گاهاً در این خانواده قرار داده می شوند ! بعلاوه سایر باکتری ها شامل بروی باکتریوم .
لیننس مسئول ایجاد عطر و طعم در پنیر Limburger و کپک هایی از دسته پنی سیلیوم در تولید پنیرهایی مثل Roquefort ، Comembert و Stilton استفاده می شوند .
با پیشرفت علم بیولوژی مولکولی ، روش های ژنتیکی بطور روز افزونی برای مطالعه مشابهت های ژنتیکی موجود بین گروه های باکتری های مختلف استفاده می گردد . این تکنیک ها باعث ایجاد تغییرات مهمی در طبقه بندی LAB شده اند . LAB به دو جنس تقسیم می شوند ، باکتری های استارتری در 5 جنس متفاوت از آن دسته بندی شده اند به نام های آنتروکوکوس ها ، ماکتوکوکوس ها ، لاکتوباسیل ها ، لثوکونوستوک ، و استدتپکوکوکوسها ، البته شبهاتی در این مورد وجود دارد که آیا گروه آنتروکوکوس ها در دسته استارتر کالچرها قرار می گیرند یا خیر . ولی از آنجایی که آنها در برخی از استارترهای artisanal وجود دارند لذا در این دسته بندی قرار گرفته اند . نگرانی در مورد آنتروباکتروکوکس ها بدلیل بیماری زا بودن گروهی از آنهاست . البته آنها قادر به مبادله ژن های مقاوم به آنتی بیوتیک ها بوده ( خصوصاً آنتی بیوتیک های گلیکوپپتیدی مثل Vancomycin و Teicoplanin ) و این موضوع نگرانی های بیشتری را در مورد آنها بوجود می آورد . وانکومالیسین یکی از نادرترین آنتی بیوتیک هایی است که بر روی باکتری هایی که در برابر چند آنتی بیوتیک مقاومند عمل می نماید .

آنتروکوکس ها Enterococcus

این ارگانیسم ها گرم مثبت بوده کوکوس های کاتالاز منفی ای که تمایل به تشکیل زنجیره هایی با طول و درازای متفاوت می باشند. زیستگاه طبیعی آنها درستگاه گوارش ( روده ای ) انسان و سایر حیوانات می باشد و در میکروبیولوژی بعنوان شاخص آلودگی مدفوعی در نظر گرفته می شوند برخی از گونه های این جنس بیماری زا هستند . جدای از توانایی شان در رشد در دمای c ْ 45 ، pH = 9.6 و حضورشان در غلظت های بالای نمک ، مشابه لاکتوکوکوس ها می باشند .
قبل از این دسته بندی جدید ، گونه های آنتروکوکوسی مورد استفاده بعنوان استارتر ، بعنوان استرپتوکوکوس های مدفوعی و اسرپتوکوکوس های گروه D دسته بندی می شوند .

لئوکونوستوکها Leuconostoc

لئوکونوستوکها تولید کننده های مهم عطر و طعم در فرآورده های تخمیری لبنی هستند دو گونه مهم استارتری از این جنس Lec.mesenteroides subsp.cremoris و lec . lactic می باشند . بر خلاف لاکتوکوکسی ها ، لئوکونوستها بروی محیط Rogosa آگار رشد می کنند و هتروفرمانتاتیو بوده و تولید CO2 از گلوکز و معمولاً فروکتوز می نمایند .
در حالیکه تولید دی اکسید کربن در پنیر چدار نامطلوب است ولی تولید گاز در برخی دیگر از فرآورده ها مثل پنیر امنتان مطلوب بشمار می رود .
بر اساس بررسی های میکروبیولوژی لئوکونوستها عموماً گرم مثبت ، گرد و کروی و از نظر شکل و اندازه ( زنجیره ای کوتاه و یا دوتایی ) شبیه لاکتوکوکسی ها هستند . البته گاهاً بشکل میله ای کوچک نیز دیده شده اند و از آنجایی که آنها می توانند در محیط Rogasa آگار رشد کنند گاهاً در صورت حضورشان در نمونه ، وجودشان با لاکتوباسیل ها اشتباه گرفته می شود .
برخلاف لاکتوکوکسی ها ، لئونوستوکها از آرژنین آمونیاک تولید نمی کنند و اسید لاکتیک نوع D تولید می نمایند . با برخی استثنائات ، لئوکونوستوک ها رشد ضعیفی در شیر دارند و قادر به احیاء لیتموس قبل از کوآگولاسیون در محیط شیر لیتموس نیستند .
جداسازی و شناسایی لئوکونوستوکها در استارترها کار وقت گیر و دشواری است . تخمیر کربوهیدراتی و شناسایی ایزومر اسید لاکتیک از موارد مهم و مفید در روند شناسایی آنها بشمار می رود .

استرپتوکوکوس ها Streptococcus

استرپتوکوکوس ترموفیلوس تنها گونه این جنس است که در استارتر کالچرهای لبنی وجود دارد . این باکتری بعنوان ترموفیلی که در دمای c ْ 45 و بالاتر رشد می نماید بطور گسترده ای در تولید ماست ، پنیر موزارلر و برخی از سایر پنیرها استفاده می شود . از اواسط دهه 1990 از آن در تولید پنیر چدار نیز استفاده شده است . این باکتری در کنار لاکتوکوکسیها در برخی استارترهای DVS/DVI بکار رفته و در مرحله حرارت دهی باعث تولید اسید می گردد و البته ممکن است بعنوان یک اقدام مضاعف برای محافظت باکتریوفاژی از این استارتر استفاده می گردد .
شکل 1 نمونه حالتی است که به روش گرم رنگ آمیزی شده ، کرومیها استرپتوکوکوس ترموفیلوس و میله ای ها لاکتوباسیلوس بولگاریکوس می باشند . مثل لاکتوکوکسی ها و اکثر لئوکونوستوکها ، سویه های استرپتوکوکوس و ترموفیلوس کاتالاز منفی ، کروی شکل بشکل زوج یا زنجیره ای دیده می شوند . عموماً اکثر ؟ ایجاد زنجیره ای طویلی می نمایند . فقط اسید لاکتیک نوع L تولید می کنند و از تخمیر گلوکز تولید CO2 نمی نمایند . برخی سویه ها تولید اوره آز نموده و قادر به تولید CO2 از اوره می باشند . از آنجایی که استرپتوکوکوس ترموفیلوس می تواند در بخش regeneration پاستوریزاتورها رشد نماید پس گاهاً تعداد زیادی از آنها در پنیر دیده می شود .
سویه های تولید کننده اوره آز قابلیت ایجاد ( عیب ) باز شدگی در پنیر را دارند . openness سویه های این باکتری در قابلتشان در استفاده از گالاکتوز متفاوت هستند استفاده از سویه هایی که قادر به تخمیر گالاکتوز نیستند باعث می شود که مقادیر زیادی از این قند احیا کننده در فرآورده باقی بماند از آنجایی که این قند و سایر قندهای احیا کننده با اسیدهای آمینه در واکنش مایلارد شرکت می نمایند بنابراین بهتر است از سویه هایی با قابلیت مصرف گالاکتوز استفاده شود تا احتمال ایجاد تغییر رنگ ناشی از واکنش مایلارد در فرآورده لبنی حرارت دیده کم شود .
استرپتوکوکوس ی که در بزاق یافت می شود str.salivarius نام دارد که مشابهات زیادی با str.thermaplilus دارد . بهمین دلیل سال ها استرپتوکوکوس ترموفیلوس بعنوان زیرگونه استرپتوکوکوس سالیواریوس شناخته شده بود . ولی امروزه مشخص گردیده با وجود مشابهات زیاد بین این دو گونه ، بقدر کافی هم تفاوت هایی وجود دارد که بتوان آنها را در 2 گونه متفاوت دسته بندی نمود .
استرپتوکوکوس ترموفیلوس به مقادیر کم نمک حساس است و همینطور به محیطی با قدرت اسمتیک بالا .

لاکتوباسیلوس ها Lactobacillus

این جنس گروه بزرگی از باکتری های گرم مثبت ، کاتالوز منفی و میله ای شکل را تشکیل می دهد . برخی گونه ها هتروفرمانتاتیو هستند در حالیکه بقیه هتروفرمانتاتیو . در حالیکه برخی گونه ها تولید لاکتات نوع L از گلیکوز می نمایند سایرین تولید لاکتات نوع D می نمایند . برخی از گونه ها نیز راسمیک هستند یعنی هم تولید نوع L و هم D می نمایند . گاهاً نیز برخی گونه های آن به لحاظ مورفولوژیکی کروی بوده و در تشخیصشان از لئوکونوستونها و حتی لاکتوکوکسی ها اشتباهاتی بوجود می آید .
لاکتوباسیلها از استارترهایی هستند که در تولید ماست و پنیر ؟ از آنها استفاده می شود . آنها هم چنین بعنوان استارتر همراه برای بهبود و تسریع رسیدن پنیر چدار و پنیرهای مشابه ، برای کاهش تلخی و نیز بعنوان پروبیوتیک ها در فرآورده های ماست گونه استفاده می شوند .
لاکتوباسیلوس و بروکی زیر گونه بولگاریکوس بشکل گسترده ای بهمراه استرپتوکوکوس ترموفیلوس بعنوان استارتر کالچر ماست مورد استفاده قرار می گیرد . این زیر گونه هموفرفانتاتیو بوده و تولید 2 درصد ( وزنی به حجمی در شیر ) اسید لاکتیک می نماید . بهیه دمای رشدش c ْ42 و در دمای c ْ45 و بالاتر نیز رشد می کند . در غلظت های کم نمک رشد نکرده و به نمک های صفراوی نیز حساس می باشد .
لاکتوباسیلوس اسید فیلوس نیز که بطور طبیعی در روده وجود دارد هم عموماً بعنوان استارتر استفاده می گردد و البته این گونه بیشتر یک باکتری پروبیوتیکی بشمار می رود . این باکتری هموفرفانتاتیو بوده تولید مقادیر زیادی اسید لاکتیک نوع D در شیر می کند . بهینه دمای رشدش c ْ37 ، نسبتاً قادر به تحمل اکسیژن است ( در مقایسه با بیفیدوباکترها که اغلب بهمراه این باکتری در فرآورده ها استفاده می گردد ) . در دماهای زیر c ْ20 رشد کمی دارند و اکثر سویه های رشدی در دمای c ْ15 نشان نمی دهند . از آنجایی که این باکتری اسید لاکتیک نوع D تولید می کند در مورد استفاده از آن در غذای کودک نگرانی هایی وجود دارد .
لاکتوباسیوس کازئی یکی از ساکنین طبیعی روده کوچک بوده و به صفرا مقاوم است . بعنوان یک پروبیوتیک استفاه می گردد که البته در دسته ای از استارتر کالچرها وجود داشته و عموماً بعنوان یکی از باکتری های لاکتیک غیر استارتری یافت شده در پنیر چدار شناخته شده است . لاکتات نوع L عمده ایزومر تولید شده از این باکتری است البته برخی از سویه های این باکتری بدلیل فعالیت راسمازی ضعیف شان مقدار کمی نیز لاکتات نوع D تولید می نمایند .
متداولترین محیط کشت مورد استفاده برای جداسازی آن Rogosa Agar است .
لاکتوباسیلوس هلوتیکوس گاهاً بهمراه برخی دیگر از باکتری های لاکتیک ترموفیل در تولید بعضی از فرآورده های تخمیری لبنی همچون پنیر افیتان ، موزارلا و ماست استفاده می گردد . یکی از مزایای استفاده از این باکتری بهمراه لاکتوباسیلوس و بروکی زیر گونه بولگاریکوس این است که این سویه قادر به مصرف گالاکتوز می باشد پس در فرآورده هایی که لازم است که عاری از قند احیا کننده باشند استفاده از باکتری مذکور مفید به نظر می رسد .
از آنجایی که اکثر سویه ها دارای فعالیت شبه پرولین – ایمینوپپتدازی هستند از این باکتری در تولید پنیر چدار اصلاح شده با ایجاد ویژگی هایی همچون شیرینی پنیرهای سوئینی ( مثل امنتال ) استفاده می گردد . اخیراً سویه های خاضی از این باکتری بعنوان استارتر همراه برای کاهش تلخی در دسته ای از پنیرها و یا بهبود عطر و طعم در آنها یا سرعت بخشیدن به فرآیند و ؟ استفاده می گردند . این گونه باکتری هایی هموفرمانتاتیو بوده و تولید مقادیر زیادی اسید لاکتیک نوع D / L در شیر می نماید . بسیاری از سویه های آن در دمای c ْ45 رشد می نمایند اگر چه دمای c ْ43-42 عموماً در زمان شمارش آن در محیط اختصاصی همچون Rogosa یا MRS آگار اصلاح شده بهتر جواب می دهد . اکثر سویه ها هیچ رشدی یا رشد بسیار ناچیزی را در دمای c ْ15 دارند ( برخی از سویه های خاص ممکن است رشد شان در دمای c ْ15 یا کمتر حدود چندین هفته بطول بیانجامد .

لاکتوکوکوس Lactococcus

عموماً باکتری های این گروه قبلاً بعنوان اعضاء جنس استرپتوکوکوس دسته بندی می شدند . آنها از سایر استرپتوکوکوس ها متمایز می شدند و این وجه تمایز بواسطه واکنش خاص شان با گروه N آنتی سرمی و بواسطه تحمل حرارت ، نمک و رنگشان بوده است .

استرپتوکوکوس های لاکتیکی Lactic Streptococci

گروه لاکتیکی جنس استرپتوکوکوس ها شامل گونه های استرپتوکوکوس لاکتیس ، استرپتوکوکوس کرموریس و یک زیر گونه استرپتوکوکوس لاکتیس بنام استرپتوکوکوس لاکتین زیر گونه دی استی لاکتیس می باشد .
باکتری های این گروه بعنوان استرپتوکوکوس های لاکتیکی نامگذاری شده اند .

M17 اگر چه بشکل گسترده ای برای کشت آن استفاده می شود ولی محیط ایده آلی برای آن نیست مگر اینکه با اصلاحاتی بروی آن مثلاً کاهش قدرت اسموتیک آن با کاهش محتوای گلیکوفسفاتش آن را برای رشد این باکتری ایده آل نمود .