INFLUENŢA MATERIILOR PRIME ASUPRA PROCESULUI DE

FERMENTAŢIE LACTICĂ DIN INDUSTRIA LAPTELUI

Scopul lucrării este studiul comportării diferitelor tipuri de lapte în etapa de fermentaţie a

iaurtului şi efectul diferitelor surse de microorganisme.

Materii prime şi materiale:

- lapte pasteurizat cu conţinut diferit de grăsime;

- iaurt utilizat ca sursă de bacterii lactice;

- pahare de unică folosinţă;

- baghete;

- pipete;

- pahare Erlenmeyer;

- soluţie NaOH 0.1N;

- fenolftaleină, sol.alcoolică 1%

Mod de lucru

Laptele pasteurizat, încălzit la 45-480C, se inoculează cu 10% iaurt, se trece în pahare de

unică folosinţă, se acoperă cu folie alimentară cât mai etanş şi se termostatează timp de 3 ore, la

temperatura de 42-450C. Imediat după inoculare, apoi din oră în oră se prelevează probe din pahare,

determinându-se aciditatea şi pH-ul. După etapa de termostatare, produsele se răcesc şi se

analizează.

Determinarea indicelui de aciditate

Indicele de aciditate se determină prin neutralizarea unui volum de probă cu o soluţie de

NaOH 0.1 N, în prezenţă de fenolftaleină ca indicator.

Se introduc 2 ml probă într-un pahar Erlenmeyer, se adaugă 10 ml apă distilată cu aceeaşi

pipetă folosită la măsurarea volumului probei, câteva picături de fenolftaleină şi se titrează sub

agitare continuă cu soluţie de NaOH 0.1 N până la apariţia culorii roz deschis care se menţine timp

de 30 s.

Aciditatea laptelui şi a produselor lactate se exprimă în grade Thörner (0T) şi se

calculează cu relaţia:

1

Indice de aciditate =

unde: V – volumul soluţiei de NaOH 0.1N, ml;

Vp – volumul probei luate în lucru, ml.

pH-ul probelor se determină utilizănd hârtie indicatoare de pH

In final se vor observa culoarea şi proprietăţile organoleptice ale produselor. Rezultatele şi

observaţiile vor fi centralizate.

Materia PrimaIndice de aciditate,ᵒT pH Observații

0 1 2 3 4 0 1 2 3 4

lapte 0.1% grasime

iaurt 1, 0.1% grasime (10%)iaurt 2, 1.5% grasime (5%)

lapte 1.5%

iaurt 1, 0.1% grasie (10%) 30 40 35 40 50 6 5.5 5.25 5 5 îngroşarea amestecului

iaurt 2, 1.5% grasime (5%) 45 40 40 50 60 6 5.5 5.25 5 5

îngroşarea rapidă şi puternică a amestecului

lapte 1.5%

iaurt 1, 0.1% grasie (10%) 25 30 35 50 55 5 5 5 5 4 îngroşarea amestecului iaurt 2, 1.5% grasime (10%) 45 40 40 50 60 6 6 6 5 5

îngroşarea rapidă şi puternică a amestecului

lapte 3.2%

iaurt 1, 0.1% grasime (10%)iaurt 2, 1.5% grasime (5%)

Caracteristicile produsului finit

Produsul finit trebuie să corespundă următoarelor caracteristici: senzoriale:

aspect şi consistenţă: coagul compact, omogen, fără bule de gaze şi fără zer eliminat cu

aspect de porţelan la rupere (se admite maximum 2% zer eliminat la iaurtul foarte gras şi

maximum 5% la cel gras şi slab);

culoare: albă, cu nuanţă gălbuie, mai ales când iaurtul este fabricat din lapte de vacă;

gust şi miros: plăcut, acrişor, aromat.

chimice:

2

Tabelul 2.1 – Proprietăţile fizico-chimice ale iaurtului

ParametriiTipul de iaurt

Extra Gras Slab

Grăsime, % minimum 4 2,8 -

Substanţă uscată, % minimum 11,3 11,3 8,5

Aciditate, °T 75 – 145 75 – 140 75 – 140Substanţe proteice, % minimum 3,2 3,2 3,2Temperatura de livrare, °C, maximum 8 8 8Zer, % maximum 3 5 5Sursa: Prelucrare după Codoban, J., Codoban, I.. – „Procesarea laptelui în secţii de capacitate mică”, Editura Cetatea

Doamnei, Piatra-Neamţ 2008, p. 88 microbiologice:

bacterii patogene – lipsă;

bacterii coliforme – 5 pentru iaurtul în ambalaje de desfacere şi 50 pentru iaurtul în

bidoane.

Tehnologia de fabricaţie a iaurtului

Tehnologia clasică de obţinere a iaurtului presupune parcurgerea următoarelor etape: Recepţia calitativă şi cantitativă a laptelui

Normalizare

Omogenizare

Pasteurizare

Răcire la temperatura de însămânţare

Însămânţare

Ambalare

Termostatare

Prerăcire

Răcire

Depozitare

3

LAPTE

Recepţia calitativă

şi cantitativă a laptelui

Curăţire

Normalizare

Preîncălzire la 50–65°C

Omogenizare

Cultura starter de

producţie obţinută

conform schemei

din fig. 1.1

var. I sau var. II -1%

Însămânţare în

lapte pasteurizat la

90–95°C/30 min şi

răcit la 45°C

LAPTE PENTRU

IAURT TIP GRAS

ŞI SLAB

LAPTE PENTRU

IAURT EXTRA

Termostatare la

43–45°C/2–2,5 ore

Pasteurizare

la aparat cu plăci

la 85–90°C

Menţinere în

vană la 85–90°C;

20–30 min

Pasteurizare

în vană la

90–95°C/20–30 min

Răcire la 45–48°C

Însămânţare cu

cultură starter de

producţie

Pasteurizare

în aparat cu plăci

la 85–90°C

Concentrare

până la 15% s.u.

0,5–2%

0,5–2%

Răcire la 10°C

Depozitare la

1–2°C/24 ore

Cultură starter

de producţie de

tip cuaternar

Vitamie

Distribuire în ambalaje

de desfacere

Termostatare la 43–45°C/2,5–3 ore

Prerăcire la 18–20°C

Răcire la 2–8°C

Depozitare la 2–8°C

Livrare

CCP-1

CCP-2 CCP-2

CCP-3

CCP-4

CCP-5

CCP-6

CCP-7

4

FERMENTAŢIA LACTICĂ

DESCRIEREA PROCESULUI

Fermentaţia lactică este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt metabolizate sub

acţiunea echipamentului enzimatic al microorganismelor în acid lactic ca produs principal si

produse secundare, cum ar fi: diacetil, acetoina, acid acetic, alcool etilic si CO2.

Calea metabolică de producere a acidului lactic este frecvent întâlnită în lumea microbiană, în

schimb randamente superioare de convertire a glucidelor în acid lactic sunt întâlnite la bacterii si

mucegaiuri. Dintre acestea, bacteriile lactice, considerate agenti tipici ai fermentatiei, sunt folosite

industrial în biotehnologii alimentare, la industrializarea laptelui si a carnii, în panificatie, la

conservarea produselor vegetale si la obtinerea acidului lactic. Mucegaiurile selectionate ale

genurilor Aspergillus, Penicillium si Mucor pot fi cultivate submers cu aerare dirijata, pentru

obtinerea industriala a acidului lactic, în conditii naturale, acidul lactic se poate forma si în tesutul

muscular prin procesul de glicoliza, prin secvente biochimice catalizate de enzime similare cu cele

ale celulei microbiene.

ASPECTE PRACTICE ALE FERMENTATIEI LACTICE

Fermentaţia lactică dirijată este folosită în industrializarea laptelui, unde se folosesc culturi pure

selectionate de bacterii lactice la obtinerea produselor lactate acide (lapte acru, sana, chefir, lapte

acidofil, iaurt, smântâna fermentata, produse probiotice), a untului si la fabricarea brânzeturilor.

În cazul conservarii prin murare a produselor vegetale sunt create conditii pentru activarea

fermentativa a bacteriilor lactice din microbiota epifita a plantelor cu formare de acid lactic s.a., la

murarea verzei, tomatelor castravetilor maslinelor si la însilozarea furajelor verzi. Fermentatia

lactica intervine spontan la fermentarea boabelor de cacao si de cafea, cu rol pozitiv în obţinerea

unor produse de calitate.

În industria panificatiei, activitatea fermentative a bacteriilor lactice din microbiota fainii sau a

culturilor selectionate contribuie, alaturi de ceea a drojdiei de panificatie, la formarea aromei si la

cresterea în volum a pâinii.

Activitatea excesiva a bacteriilor lactice poate conduce la deprecierea calitatii si la alterarea unor

produse (acrirea berii, borsirea vinului) sau la pierderi de zaharoza, la difuzie, în industria zaharului.

Bacteriile producătoare de acid lactic au fost utilizate la prepararea şi prelucrarea

alimentelor, din timpuri istorice. Bacteriile lactice sunt implicate în obţinerea alimentelor fermentate

din materii prime agricole, cum sunt: laptele, carnea, şi produsele vegetale , care deţin o pondere

importantă în industria alimentară. Tulpinile de bacterii lactice folosite pentru obţinerea produselor

5

alimentare sunt izolate şi selectate numai după numeroase testări.

În ultimii ani bacteriile lactice au fost folosite şi ca produse de tip probiotic. Probioticele sunt

microorganisme care, după o administrare orală, sunt capabile să colonizeze tractul digestiv şi să

păstreze sau să determine o creştere a florei naturale digestive, prevenind aderarea

microorganismelor patogene la peretele intestinului şi asigurând securitatea utilizării optime a

hranei. Probioticele stimulează activarea sistemului imunologic acţionând ca barieră de protecţie a

tubului digestiv. Pot fi folosite în combaterea diferitelor forme de cancer, atât pe calea activării

sistemului imunitar, cât şi prin inhibarea unor enzime implicate în carcinogeneza intestinală.

Unele tulpini de bacterii lactice au capacitatea de a cataboliza colesterolul şi, ca urmare,

aceste tulpini bacteriene au activitate hipocolesterolemiantă. Lactobacilii sunt folosiţi pentru

prevenirea infecţiilor urogenitale, datorită proprietăţii acestor tulpini bacteriene de a intra în

competiţie cu microorganismele patogene în ceea ce priveşte aderenţa la epiteliul urogenital.

Datorită acestor proprietăţi, bacteriile lactice constituie un material propice pentru ameliorare.

MICROBIOLOGIA PRODUSELOR LACTATE ACIDE

Tehnologiile de preparare a acestor produse au la bază utilizarea de culturi de bacterii lactice

selecţionate ce se folosesc sub forma de monoculturi sau culturi mixte, cu proprietăţi biotehnologice

corespunzatoare pentru obţinerea unor produse de calitate superioara. Culturile pure de bacterii

lactice se obtin în laboratoarele de cercetari specializate în care se mentine puritatea culturilor, se

fac studii de selecţionare si conservare a proprietatilor optime pentru utilizarea industriala.

S-a acceptat că toţi membrii grupului de bacterii lactice au drept caracteristică producerea de

acid lactic din hexoze. Pe baza produşilor finali ai metabolizării glucozei, bacteriile lactice care

produc acid lactic ca unic produs major se numesc homofermentative, iar cele care produc cantităţi

egale de acid lactic, etanol, CO2 se numesc heterofermentative. Numai microorganismele

homofermentative prezintă importanţă pentru producţia de acid lactic. Streptococcus cremoris şi

Streptococcus lactis sunt cele mai importante bacterii lactice folosite în industrie. Speciile preferate

din punct de vedere commercial pentru producţia de acid lactic aparţin grupului Lactobacillus.

Carcteristicile bacteriilor lactice din genurile Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus sunt

următoarele: sunt homofermentative; temperatura optimă de creştere ≥ 40oC; pH-ul optim între 5 şi

7; sunt facultativ anaerobe, randamentul producţiei de acid lactic din glucoză fiind > 90%; pot

produce acid lactic în concentraţie > 3%; pot produce unul sau ambii izomeri; sunt slab proteolitice

sau lipolitice, cu capacităţi sintetice foarte limitate, necesitând prezenţa în mediu a vitaminelor din

complexul B, aminoacizilor, bazelor purinice şi pirimidinice.

6

Bacteriile lactice (BL)

Bacteriile producătoare de acid lactic (BL) îndeplinesc mai multe funcţii:

-produc acid lactic şi contribuie la coagularea laptelui;

-dau tăria coagulului şi influenţează formarea brânzeturilor;

-dezvoltarea acidului determină prezenţa cantităţilor reziduale de coagulant, care afectează

maturarea; mai mult acid în caş înseamnă mai mult coagulant rezidual legat

-nivelul formării acidului influenţează disocierea fosfatului de calciu coloidal, care la rândul

său influenţează proteoliza în timpul maturării şi determină proprietăţile reologice ale brânzeturilor;

-formarea acidului şi producerea altor substanţe antimicrobiene controlează creşterea

bacteriilor patogene în brânzeturi;

-formarea acidului lactic contribuie la proteoliză şi la formarea aromei în brânză;

-creşterea bacteriilor producătoare de acid lactic produce scăderea potenţialului redox (Eh),

necesar pentru producerea şi reducerea compuşilor cu sulf (metantiolul), care contribuie la formarea

aromei brânzei Cheddar.

Principalele forme sunt derivate de la forma coccus şi se găsesc sub formă de streptococi (g.

Lactococcus şi g. Streptococcus), de diplococi (g. Leuconostoc), de tetrade (g. Pediococcus), iar

numeroase bacterii lactice se prezintă sub formă de bastonaşe (g. Lactobacillus).

Caractere fiziologice: BL(bacterii lactice) folosesc ca sursă de carbon şi energie pentozele (riboză,

xiloză, arabinoză), hexozele (glucoză, galactoză) şi diglucidele (lactoză, maltoză, zaharoză). Dintre

acizi, acidul malic poate fi transformat în acid lactic, iar acidul citric în acetoină şi diacetil. Acidul

lactic nu poate fi folosit de BL şi acumularea sa prin fermentare conduce la inhibarea înmulţirii şi

încetinirea vitezei de fermentaţie. Ca surse de azot BL folosesc aminoacizii, peptidele şi amidele.

Echipamentul enzimatic intracelular proteolitic al BL contribuie semnificativ la maturare după

autoliza celulelor microbiene. BL necesită ca factori de creştere vitaminele B1, B6, biotina, acidul

para-aminobenzoic, acidul folic şi acidul pantotenic. Acidotoleranţa BL este exprimată de domeniul

de pH în care are loc creşterea 4,3-4,8 pentru lactococi şi 3,8-4,4 pentru lactobacili. În raport cu

oxigenul din aer bacteriile lactice subt anaerobe sau facultativ anaerobe, iar în ceea ce priveşte

domeniul de temperatură BL sunt adaptate să crească într-un domeniu larg de temperaturi (0-55 0C)

cu valori optime.

7