PROCESE MICROBIOLOGICE UTILE LA FABRICAREA BERII

Industria berii a inregistrat pe plan mondial in ultimii ani progrese importante sub aspectul tehnologiei si al dotarii cu noi tipuri de utilaje si instalatii. Berea este o bautura slab alcoolica care are la baza fermentarea mustului de malt.Principalele materii prime utilizate la fabricarea berii sunt:-APA

-ORZUL

-HAMEIUL

Apa utilizata la fabricarea berii trebuie sa fie potabila si sa nu contina substante de natura straina precum si microorganisme care sa influenteze procesul de fabricare al berii, avand un rol esential in ceea ce priveste calitatea berii.

Orzul reprezinta materia prima traditionala utilizata la fabricarea berii,in primul rand datorita echipamentului enzimatic de care dispune in momentul in care este supus procesului de germinare.La fabricare berii se utilizeaza mai multe soiuri dintre care amintim soiul de primavara(cu 6 randuri de boabe pe spic) si soiul de toamna(cu 2 randuri de boabe pe spic )care se mai numeste si orzoaica.

Hameiul este o planta perena care ii confera berii gustul amar si aroma specifica.La fabricarea berii se utilizeaza doar conul de hamei care reprezinta o influorescenta femela.Hameiul contine uleiuri eterice,acizi amari,rasini si substante tanante.

Pricipalele microorganisme prezente in bere sunt drojdiile in principal dar si bacteriile care se pot dezvolta in timpul fabricarii berii.

Cel mai important rol pe care il au dintre aceste microorganisme la fabricarea berii sunt drojdiile.Acestea actioneaza prin fermentarea mustului de malt unde are loc transformarea zaharurilor prezente in malt in alcool si CO2.Folosirea diferitelor specii de drojdii influenteaza continutul de alcool in bere dar si proprietatile oragnoleptice ale acesteia.Astfel pentru berea normala se foloseste drojdia de fermentatie rapida in timp ce pentru berea slab alcoolica se foloseste drojdia de fermentatie lenta.

Drojdiile se impart in doua mari grupuri:

-drojdii sporogene

-drojdii asporogene

Grupa de drojdii sporogene se subimpart in 2 categorii:

-Balista sporogene(la care sporii sunt liberii)

_Ascosporogene(la care sporii sunt inchisi intr-un sac)

Drojdia de bere apartine grupei ascosporogene, familia Saccharomycetaceae,genul Saccharomyces.Caracteristicile principale ale acestui gen sunt :

-inmultirea celulelor se face prin inmugurire

-sporii sunt deobicei rotunzii sau ovalii

-fermenteaza intotdeauna alcoolic si nu asimileaza azotatii Drojdiile pot sa isi modifice forma in functie de conditiile de mediu astfel incat uneori este imposibila deosebirea drojdiilor de cultura de cele salbatice. Pentru dezvoltarea drojdiilor in bere trebuie sa se tina cont de doi factori: zaharul fermentescibil si oxigenul.

Din aceasta cauza ca remedii impotriva tulburarilor provocate de drojdii sunt: berea sa fie fermentata cat mai aproape de gradul final de fermentare si sa se micsoreze pe cat posibil dizolvarea aerului in bere. Un alt remediu este pasteurizarea berii finite.

Mustul de bere racit reprezinta un semifabricat pentru urmatoarele etape din procesul tehnologic de fabricare a berii – fermentarea – si in acelasi timp substratul pentru activitatea drojdiei de bere ca agent al fermentatiei alcoolice.

Fermentatia mustului are loc in doua faze : • Fermentatie principala sau primara ;• Fermentatia secundara sau maturare.

La fermentatia primara are loc transformarea celei mai mari parti din zaharul fermentescibil in alcool si bioxid de carbon rezultand berea tanara.In timpul fermentatiei secundare se continua fermentatia extractului, iar berea se limpezeste, se satureaza in bioxid de carbon si isi finiseaza gustul si aroma. Drojdia folosita in industria berii apartine genului Saccharomyces si anume ele sunt reprezentate de Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carsbergensis – care este o drojdie de fermentatie inferioara.

In caracterizarea morfologica si citologica a drojdiilor trebuie sa aiba in vedere urmatoarele aspecte : aspectul morfologic, marimea celulei, raportul lungime/latime (grosime), capacitate de a forma spori, caracteristicile coloniilor gigant, viteza de reproducere, diferentele imunologice cauzate de compozitia peretilor celulari ai drojdiilor de fermentatie superioara si inferioara, diferentele intre sistemele citocronice, caracteristicile electroforetice, durata unei generatii.

• Fermentatia primara• Fermentatia primara se desfasoara in patru etape :• Faza initiala : ce dureaza o zi, si se caracterizeaza prin multiplicarea

drojdiilor, mustul din lin acoperindu-se dupa 12-16 ore de la insamantare cu un strat alb de spuma. In primele 24 de ore scaderea extractului de 0,3-0,5%, cresterea temperaturii de 0,5-1°C, iar scaderea pH-ului de 0,25-0,3.

• Faza de creste joasa : dureaza intre 1-2 zile, in care spuma se dezlipeste de la marginea linului si ia o forma ondulata. Datorita bioxidului de carbon care se degaja in cantitate mare se aduna in stratul de spuma suspensii care o cooreaza treptat in galben-brun.

• Faza de creste inalta : incepe in ziua a patra si dureaza 2-3 zile, si se caracterizeaza prin activitatea fermentativa maxima a drojdiei. Crestele se ridica la o inaltime mare de pana la 30 cm.

• Faza de scadere a crestelor : dureaza intre 2-4 zile si consta in scaderea stratului de spuma si transformarea lui intr-o pelicula de culoare brun-murdar, formata din rasini de hamei, proteine si polifenoli antrenati la stratul de spuma.

• In urma fermentatiei primare rezulta un extract de 1,5% fermentescibil numita bere tanara.

• In timpul fermentatiei primare se face un control permanent al aspectului mustului in fermentatie, a temperaturii si scaderii extractului.

• Fermentatia secundara• Berea tanara se caracterizeaza printr-un gust si aroma neplacuta

datorita formarii unor produse secundare de fermentatie, contine o cantitate insuficienta de bioxid de carbon si este mai mult sau mai putin tulbure, ca urmare a prezentei drojdiei si a altor particole in suspensie.

• Din acest motive a este supusa unei fermentatii secundare care se desfasoara lent, denumita si maturare sau depozitare.

• Principalele transformari care au loc la fermentatia secundara sunt urmatoarele :

• Fermentarea principala sau chiar totala a restului de extract fermentescibil pe care il contine berea tanara ;

• Saturarea berii in bioxid de carbon la temperaturi scazute si sub presiune ;• Limpezirea naturala a berii prin sedimentarea drojdiei si a altor substante

care alcatuiesc tulbureala ;• Maturarea proriuzisa, prin care se intelege finisarea si inobilarea gustului si

aromei berii.

Deasemenea in afara de drojdii mai sunt prezente ca microorganisme si bacteriile.

• Bacteriile, care se pot dezvolta de obicei in berile saturate cu dioxid de carbon, sunt aproape intotdeauna bacteriile lactice. Ele sunt gram-pozitive, nu formeaza spori si nu secreta catalaza. Faptul ca nu secreta catalaza constituie un criteriu important de recunoastere, deoarece sunt foarte putine organisme carora sa le lipseasca catalaza. Bacteriile lactice se pot prezenta sub forma de bastonase (lactobacili) sau sub forma de coci. Dintre lactobacilii care s-au gasit in bere amintim: Saccharobacillus pastorianus, Lactobacillus Berelinensis, Lactobacillus Lindneri etc.

• Shimwell a gasit in bere si bacili care nu formeaza acid lactic, ci alcool si dioxid de carbon si care au nevoie de foarte putin oxigen pentru dezvoltarea lor, asa cum este Achromobacter anaerobicum.

Realizarea de noi cercetari cu aplicatii in industria berii. Dezvoltarea unui sistem de detectie in controlul microbiologic al berii

Dezvoltarea unui sistem de analiza moleculara specifica cu precizie inalta si timp de raspuns scurt este importanta in mod particular in industria medicala dar in ultima perioada si-a gasit aplicabilitate si in industria alimentara si in agricultura.

In urmatorii ani va fi normal sa-I vedem folosit in sistemele de verificare a calitatii,in inspectiile igienico-sanitare precum si in sistemele de control al proceselor din industria alimentara si agricultura.

In acest caz studiul se bazeaza pe colaboararea dintre asociatia spaniola de berarie Cerveceros si Universitatea politehnica Valencia care au dezvoltat un sistem de analiza pentru controlul microbiologic al berii bazat pe utilizarea unor biosenzori si anticorpi monoclonali.

Problema aparuta in industria berii. In cazul producerii de bere, bacteriile lactice (in special cele din genul

Lactobacillus si Pediococcus) au diferite actiuni asupra calitatii berii precum provocarea tulburelei,arome straine,o concentratie mare de amine biogene,cresterea vascozitatii si a aciditatii.

Metodele traditionale de control microbiologic in industria berii sunt bazate pe izolarea si concentrarea microorganismelor pe medii de cultura pana cand un numar suficient de microorganisme se dezvolta pentru a putea fi identificate.Principalele dezavantaje ale acestei metode sunt durata mare de incubare necesar pentru separarea si concentrarea bacteriei pana cand ating nivele in care pot fi detectate(5 pana la 8 zile) si specificitatea redusa asupra microorganismelor.Timpul necesar pentru atingerea unui anumit nivel de calitate si siguranta al fiecarui lot inseamna ca compania trebuie sa pastreze o cantitate considerabila de produse finite in stoc avand astfel un mare impact asupra capitalului circulant al fabricii.

Universitatea politehnica Valencia au realizat cercetari in ceea ce priveste anticorpi monoclonali inca din 1989.In acel timp grupul de Imunotehnologie au dezvoltat peste 200 de anticorpi si au condus proiecte de cercetare de biosensori in colaborare cu industria alimentara si agricola.

PROIECTUL DE CERCETARE.

Primul proiect de cercetare realizat de Universitatea politehinca Valencia in aplicarea anticorpilor monoclonali in industria berii a inceput in 1993.

Grupurile de berarii au adus 20 de probe cu cea mai intalnita bacterie pentru care au fost mai interesatii in recunoasterea ei.

Universitatea politehnica au dezvoltat si optimizat testele imunologice si imunosenzorii care au fost validate atunci de catre companii.Costul total al cercetarilor a fost de 318.000 euro din care aproximativ 40 % din costuri au fost acoperite din donatiile publice.

Acesta colaborare a dus la dezvolatarea unei noi metode de identificare a bacteriei lactice in bere bazat pe folosirea anticorpilor monoclonali asociata cu indicatoarele luminiscente.Aceasta metoda de identificare a redus cu ¾ din timpul necesar pentru controlul microbiologic al berii.

Desi aceasta tehnologie presupune procurarea de un echipament specific si materiale care au un cost ridicat insa folosirea lor este perfect viabila.Costul producerii de anticorpi este de 1000 euro/mg,insa cu un mg se poate folosi la aproximativ 10.000 de teste ceea ce inseamna ca este un cost de 7 euro pentru fiecare test.

Aceasta cercetare si-a gasit aplicabilitate in industria alimentara si agricola prin imbunatatirea calitatii si sigurantei alimentelor.Mai multe organizatii au dat prioritate in dezvoltarea unui sistem de detectie,analiza si diagnostic care sunt rapide,precise si care pot fi cu usurinta introduse in procesele de productie.

Sistemele de analiza moleculare sunt cunoscute sub denumirea de biosenzori.Tehnologia pentru proiectarea si producerea de biosenzori a crescut foarte mult in ultimii ani in sectorul farmaceutic,in armata dar si in alte secoare precum sectorul alimentar,agricol.

Un biosenzor este un dispozitiv de analiza compact care consta in urmatoarele substante(acid nucleic,enzime,anticorpi,tesut,celula) sau elementul biomimetic de recunoastere legat de un sistem de transcriptie care face posibila procesarea semnalului produs de interactiunea dintre elementul de recunoastere si molecula tinta.

Analiza bacteriei lactice folosind sistemul dezvoltat:in stanga este o proba necontaminata iar in dreapta este o proba contaminata.

• DIAGRAMA SISTEMULUI DE DETECTARE DEZVOLTAT