În ton cu sezonul conservelor: fermentația lactică

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 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.

Microorganisme care produc fermentaţia lactică

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.

Fermentaţia lactică

Prin fermentaţie lactică se înţelege procesul biologic în care rezultă ca produs principal acidul lactic.

 

Fermentaţia lactică are numeroase aplicaţii practice:

– Producţia de acid lactic – în industria alimentară (conservara cărnii, peştelui, legumelor; la prepararea şerbetului şi dulceţurilor; acidifiant al sucurilor, siropurilor etc.);
– În medicină (antiseptic);

– În industria chimică (mordant la colorarea şi imprimarea textilelor);

 – În industria pielăriei;

– La prepararea produselor lactate acide (iaurt, sana, kefir, smântână, brânzeturi);

– La conservarea şi însilozarea nutreţului necesar hranei bovinelor;

– La obţinerea unor băuturi din cereale, a unor specii de bere, etc.

Mediile de cultură (conţinând glucide) din fermentatoare cu temperatura de 45…50oC este însămânţată cu o cultură selecţionată de Lactobacillus delbrueckii (pentru amidon, glucoză, melasă), Lactobacillus bulgaricus (pentru zer), Lactobacillus plantarum (pentru leşii bisulfitice). După 8 – 10 zile, 90 – 98% din glucidele fermentate sunt transformate în acid lactic. Pe măsură ce se formează acid lactic, el este neutralizat cu Ca(OH)2, astfel încât produsul final format este lactatul de calciu. Acidul lactic este separat din lactate prin adăugare de H2SO4, care precipită calciul sub formă de CaSO4. Soluţia de acid lactic este concentrată la 50 – 80% acid lactic prin evaporare în vid, după care se purifică.

Producerea de acid lactic de către microflora starter în timpul fabricării brânzeturilor determină o reducere a pH-ului laptelui care combinată cu tratamentul termic şi amestecarea promovează sinereza prin expulzarea zerului din caş (Walstra, 1993) contribuind semnificativ la unul din procesele de bază ale fabricării brânzeturilor. Maturarea brânzeturilor este un proces complex care implică un număr de reacţii biochimice la care iau parte şi concentraţii mari de microorganisme prezente în brânză (Cogan, 2000). Atât conţinutul de acid lactic cât şi procentul de transformare al lactozei în acid lactic reprezintă doi indicatori foarte importanţi pentru evaluarea calităţii brânzeturilor. În timpul maturării, culturile de bacterii suferă procesul de autoliză, eliberând enzime intracelulare în reţeaua de brânză, iar aceste enzime vor continua să acţioneze asupra componenţilor caşului, dezvoltând aroma şi producând modificările dorite de textură în timpul maturării.

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.

Laptele bătut, iaurtul, Sana, chefirul, brânza, smântâna, se produc printr-un proces de fermentație lactică. Diferenta dintre aceste categorii de produse rezulta nu numai din procedeul de obtinere, ci si din structura bacteriilor care realizeaza fermentarea laptelui. de exemplu, in iaurturi, fermentarea se face cu o cultura ce contine Lactobacillus bulgaricus și Streptococcus termophilus, laptele batut si Sana fermenteaza cu culturi de streptococcus si lactococcus, in timp ce cultura pentru chefir include si drojdii de fermentatie alcoolica, din genul Sacharomices si Torula. Ca urmare, pe linga acid lactic, chefirul contine si circa 0,6% alcool etilic.

Fermentația lactică reprezinta procesul biologic in urma caruia este descompus un zaharid (lactoza, in cazul laptelui) si rezultă acidul lactic. In afara acidului lactic pot rezulta si alti produsi secundari (alcool etilic, bioxid de carbon, compusi aromatizanti care dau personalitate fiecarui tip de produs lactat).

Procesul de fermentație lactică este aplicat și pentru vegetale (murături, varza murată, borș), cu bacterii din genul Lactobacillus.