Biotehnologi Branza [PDF]

Zitiervorschau

1. Introducere 1.1

Istoric fabricării brânzei Roquefort

Brânză cu pastă perselată şi cu mucegai, originară din satul Roquefort (Soulzon) din sudul Franţei. Carol al VI- lea acorda locuitorilor din Roquefort în 1407, are maturau brânzeturile în pivniţele lor de secol, monopolul acestei practici, iar în anul 1925, brânza Roquefort primea denumiri de standardizare. În prezent, se fabrică în tot sudul Franţei, respectându-se normele de fabricaţie originale. Se produc 3,3 milioane tone brânzeturi Roquefort pe an. 1.2 Prezentarea principalelor tipuri de mucegaiuri utilizate în industria laptelui În industria laptelui, culturile de spori de mucegai se utilizează, aşa cum deja s-a menţionat, atât la fabricarea brânzeturilor cu mucegai în pastă cât şi cu mucegai la suprafaţă (brânzeturi cu pastă moale). Pentru brânzeturile cu mucegai în pasta (Brânza Roquefort, Gprgonzola, Stilton, Gammelost) se utilizează spori de Penicillium roqueforti. Pentru brânzeturile de tip Camembert se utilizează sporii de la două specii de Penicillium: P. camemberti şi P. caseicolum. Mucegaiurile dezvoltate în/pe aceste brânzeturi au rol fundamental în; - formarea aromei şi gustului; - formarea consistenţei; - definitivarea aspectului, procesele care intervin în formarea aromei şi consistenţei fiind proteoliza, lipoliza şi β-oxidarea acizilor graşi. Suspensiile de spori se pot adăuga/folosi; - în laptele destinat brânzeturilor sau la amestecarea cu coagulul obţinut în cazul brânzei cu mucegai în pastă; - în laptele destinat fabricării brânzei, sau prin pulverizare la suprafaţa brânzei formate în cazul brânzeturilor cu mucegai la suprafaţa. Mucegaiurile mai importante pentru industria laptelui sunt prezentate în cele ce urmează. Penicillium roqueforti Thom se dezvoltă bine la 20...25°C şi la pH = 4,5-7,5. Tolerează concentraţii de 5-8% NaCl. Are activitate proteolitică, lipolitică şi de β - oxidare a acizilor graşi. Activitatea mucegaiului este stânjenită de prezenţa acidului propionic în brânză, la concentraţii mari, de 30%, de CO 2 în aerul depozitului. Pentru intensificarea formării aromei se recomandă ca lipidele din lapte să fie în prealabil lipolizate cu esterază pregastrică, astfel ca, pe măsură ce mucegaiul sporulează, acizii graşi liberi să fie β-oxidaţi până la metilcetone. P. roqueforti se dezvoltă în canalele şi în golurile practicate în pasta brânzei, sporii formaţi având culoare verde închis, care conferă brânzei un aspect marmorat. Cercetările mai recente au scos în evidenţă faptul că P. roqueforti poate

produce PR - toxina, care însă în prezenţă de amoniac se trasformă în PR imină, mai puţin toxică. P. roqueforti mai poate produce şi doi alcaloizi: roquefortină şi izofumigaclavină (0,06 - 6,8 mg/kg produs), substanţele respective având acţiune neurotoxică. Penicillium camemberti şi Penicillium caseicolum. Sporii acestor mucegaiuri se utilizează în producţia brânzeturilor de tip Camembert, incluzând Camembert, Brie, Neufchatel, Coulommier, Garre de l'Est, Olivet. Penicillium camemberti Thom (Penicillium album) se utilizează la brânzeturile tip Camembert cu pastă mai untoasă, mai parfumată, de culoare gri alburie. Penicillium caseicolum Bainer (Penicillium candidum) se utilizează la brânzeturile de tip Camembert cu pasta mai compactă, cu o aromă mai delicată, mai discretă şi de culoare alb imaculat. La însămânţare prin pulverizare de spori la suprafaţă a brânzeturilor cu umiditate 55-60% se formează miceliile de mucegai care consumă din aciditatea pastei, consecinţa fiind creşterea pH-ului începând cu a 12-a zi, iar după 27 de zile pH-ul rămâne constant, Mucegaiurile din genul Penicillium au activitate endoproteinazică faţă de a şi p - cazeină, dar au şi activitate exopeptidazică importantă, fiind demonstrat faptul că atât P. roqueforti cât şi P. camemberti sintetizează 2 endopeptidaze (o metal proteinază şi o aspartil proteinază) precum şi două exopeptidaze cu acţiune carboxi- şi aminopeptidazică, activitatea celor două grupe de enzime fiind relativ echivalentă în stratul de suprafaţă al brânzeturilor. Unele specii de Penicillium camemberti pot produce o micotoxină (acidul ciclopiazonic), dar activitatea toxicogenă a mucegaiului este aproape nulă la temperatura tehnologică de maturarea brânzei (14...16°C). La brânza Camembert se pot utiliza şi spori de Geotricum candidum, care se introduc în lapte. Geotricum reduce pericoiul formării peptidelor amare, inhibă dezvoltarea lui Penicillium, consumă acidul lactic şi, deci, contribuie la neutralizarea pastei, având şi acţiune protolitică şi lipolitică. Brânza Camembert obţinută din lapte pasteurizat cu adaos de Geotricum candidum are o aromă asemănătoare cu cea a brânzei Camembert tradiţională, adică fabricată din lapte crud.

2. Biotehnologia fabricării brânzei tip Roquefort Se caracterizează prin faptul că maturarea se realizează sub acţiunea culturilor de mucegai selecţionat de Penicillium roqueforti care se dezvoltă în interiorul masei de brânză sub forma unor artere şi care imprimă produsului un anumit gust şi aromă specifică. Procesul tehnologic de fabricare al brânzeturilor de tip Roquefort (brânză moale) este prezentat schematic în figura 1. Procesul de fabricare urmează aceleaşi operaţii cu următoarele specificări: 1. Recepţia laptelui materia primă o constituie laptele de oaie în cazul brânzei din Franţa, laptele de vacă pentru brânza Bucegi şi laptele de bivoliţă pentru brânza Homorod. 2. Normalizarea se face la 3 % grăsime, răcirea la 26-29° C.

Preparare maia Selecţionare lapte

Recepţie lapte cantitativă/ calitativă Curăţire

Pasteurizare la 90–95oC/30 min.

Normalizare

Răcire la 25-28

Pasteurizare Răcire la 30 - 35 oC Pregătire lapte pentru închegare Maturare lapte Adaos spori de mucegai Adaos cultură de Bacerium linens

2-3 % Cultură pură Însămânţare şi termostare 25-27oC/14-16 h

Maia primară 1,2 %

Însămânţare şi termostare 25-26oC/12-14 h

Maia terţiară

Maia secundară

Însămânţare şi termostare 25-26oC/12-14 h

1 , Însămânţare2 şi termostare o 25-26 C/12-14 h

% Coagulare lapte Prelucrare coagul, scoatere coagul şi turnare în forme

Maia producţie

1 1 , 5 %

Autopresare Sărare brânză

Soluţie sare 15 %

Zvântare brânză Maturare brânză Ambalare Depozitare Fig. 1. Schema tehnologică de fabricare a brânzeturilor moi

3. Însămânţarea laptelui cu culturi lactice, adaosul de CaCl 2 şi maturarea acestuia de Lactococcus lactis subspecia cremoris în proporţie de 24 %, de clorură de calciu 15 g/1000 litri lapte şi de suspensie de spori de mucegai în proporţie de 25 g/1000 litri lapte. Suspensia de spori se prepară astfel: mucegaiul este amestecat în proporţie de l .2 cu sare după care se dizolvă în apă, soluţia obţinută trecându-se prin tifon înainte de trecerea în lapte. Prin pasteurizarea laptelui, microflora naturală a acestuia este distrusă, fiind necesară o însămânţară a laptelui cu culturi de producţie specifice sortimentului de brânza ce se fabrică. Culturile starter de producţie sunt obţinute din cultura selecţionată sub formă lichidă sau liofilizată, prin pasaje succesive: Culturi selecţionată producţie

Cultură primară

Cultură secundară

Cultură de

Microorganismele utilizate in culturile starter de producţie, la fabricarea brânzeturilor, sunt mezofile sau termofile. Dintre cele mezofile (optimum de temperatură de dezvoltare 15...40°C) se folosesc cele homofermentative; Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp, cremoris (produc acid lactic L+); heterofermentative: Lactococcus lactis subsp. lactis biov. diacetilactis (produce acid lactic L+) şi Leuconostoc cremoris (produce acid lactic L+). Speciile termofile frecvent utilizate (temperatura optimă 30...50°C) sunt următoarele: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (produce acid lactic L+), Lactobacillus delbrubckii subsp. bulgaricus (produce acid lactic L-) şi Lactobacillus helveticus (produce acid lactic D L). Aceste culturi sunt utilizate în industria brânzeturilor pentru realizarea următoarelor deziderate: - producţia de acid lactic din lactoză în vederea scăderii pH-ului. Aciditatea finală atinsă va depinde de specia folosită, cantitatea de cultură adăugată şi de condiţiile de termostatare (temperatură, timp). Cu cât pH-ul brânzei este mai scăzut, cu atât mai mult acid lactic rămâne nedisociat şi acţionează ca un conservant. Bacteriile lactice cresc bine în condiţii de microaerofilie şi în timpul dezvoltării lor scad potenţialul redox şi, deci, împiedică dezvoltarea bacteriilor aerobe de alterare; - reglarea sinerezei coagulului prin aciditatea produsă de culturile starter în funcţie de parametrii închegării laptelui; - producerea de aromă (diacetil şi acetoină) precum şi de CO 2 din citrat, care contribuie la realizarea unei structuri „deschise” şi la formarea de ochiuri mici de fermentare pentru anumite brânzeturi. Acest deziderat este realizat, în principal, de bacteriile lactice heterofermentative. Acidul lactic intervine şi el în gustul brânzei şi, în plus, prin efectul asupra pH-ului intervine în determinarea texturii, consistenţei, elasticităţii şi capacităţii de feliere a brânzei respective; - producerea de proteinaze şi peptidaze cu rol în maturarea brânzeturilor. Pentru anumite brânzeturi (Emmental) se utilizează şi Propionibacterium

shermanii, care fermentează acidul lactic cu producere de acid propionic, acid acetic şi CO2 care provoacă „desenul” brânzei (ochiuri mari). Pentru brânzeturile de tip Limburger se utilizează Brevibacterium linens, care contribuie la maturarea de suprafaţă a brânzei şi formează colonii roşii - orange. Sporii mucegaiului Penicillium roqueforti se utilizează la fabricarea brânzeturilor cu mucegai în pastă (Roquefort, Stilton), iar sporii de Penicillium camemberti se utilizează pentru maturarea de suprafaţă a brânzeturilor de tip Camembert, Brie etc, Microflora variază numeric în timp. Astfel, dacă în brânza iniţială se găsesc între 106 şi 107 celule formatoare de colonii/g, pe măsură ce maturarea progresează, numărul bacteriilor lactice se reduce, în funcţie de brânză şi, în principal, în dependenţa de gradul de eliminare al lactozei, de nivelul de NaCl din brânza şi/sau gradul de autoliză al bacteriilor lactice. Activitatea bacteriilor lactice este inhibată când nivelul de NaCl în apa conţinută de brânză este mai mare de 5%. Cultura starter de bacterii lactice se foloseşte după o prealabilă păstrare la frig ( β-Cazeina > β-Lactoglobulina > αs - Cazeineie > αLactobglobulina. În cazul lactobacililor, proteazele sunt de asemenea asociate cu peretele celular şi degradează preferenţial β-cazeina, deşi şi celelalte cazeine sunt afectate. Atât lactococii cât şi lactobacilli posedă peptidaze intracelulare (exopeptidaze), care degradează în celulele respective peptidele formate extracelular, prin intermediul proteazelor extracelulare. Cele mai importante exopeptidaze intracelulare sunt aminopeptidaza, dipeptidaza, tripeptidaza, aminopeptidaza P, proliniminopeptidaza; imino-peptidaza; dipeptidilpeptidaza. Schema generală de proteoliză realizată de bacteriile lactice din culturile starter folosite la fabricarea brânzeturilor este prezentată în fig 4.

4

Enzimele coagulante folosite şi rămase în coagul. În legătură cu enzimele coagulante reţinute în coagul se fac următoarele precizări: - cantitatea de enzimă coagulantă reţinută în coagul va fi în funcţie de tipul enzimei coagulante, în general, cheagul este reţinut în proporţie mai mare decât enzimele coagulante de origine fungică; - pentru aceeaşi enzimă coagulantă, nivelul de reţinere va fi în funcţie de tipul de brânză. De exemplu, în cazul brânzeturilor tip Camembert se reţine circa 40% din cheag în coagul, circa 10 - 15% în cazul brânzei tip Gouda, - 6% în cazul brânzei Cheddar şi ~ 22% în cazul brânzei Saint Paulin. În general, se consideră că - 90% din cheag este eliminat în zer; - reţinerea de enzimă coagulantă este în funcţie şi de pH-ul de închegare, pH-ul coagulului la scurgere, temperatura de încălzire a coagulului. La brânzeturile cu încălzirea a doua mai puternică, cheagul reţinut este în mare parte denaturat, deci îşi pierde activitatea. Acţiunea enzimelor coagulante în timpul maturării este diferită. Cheagul atacă foarte rapid α-cazeina, degradarea β-cazeinei fiind mai redusă. Acţionează şi asupra para-k-cazeinei, azotul neproteic din k-cazeină fiind de 4 ori mai mare decât cel provenit din restul cazeinei. Cheagul formează, în principal, peptide cu masa moleculară mare şi nu conduce la formare de aminoacizi. Enzimă coagulantă din Endothia parasitica (nume nou Cryphonectria parasitica) acţionează puternic proteolitic asupra cazeinei întregi dar şi asupra şi αS1-, β- şi para -k-cazeinei. Enzimă coagulantă din Mucor pussilus acţionează asemănător cu cheagul, cazeinele αS1- şi para -k-cazeina fiind mai puţin hidrolizate. Enzima coagulantă din Mucor miehei (nume nou Rhizopus mieheij hidrolizează mai mult cazeinele αS1 - şi β- în comparaţie cu cea din Mucor pusilius. Deşi coagulant-enzimele microbiene acţionează ca şi cheagul, adică transformă k-cazeina în para-k-cazeină (deci reacţia primara este aceeaşi), proteolitic se manifestă diferit în sensul că enzimele coagulante de natură microbiană degradează α- cazeina pe care o transformă într-un compus cu mobilitate electroforetică mare, compus desenat ca αS1 -β-cazeina, cea mai intensă activitate în această direcţie având-o enzimele coagulante din Endothia şi Mucor pusilius. Diferenţa majoră ce există între cele două enzime coagulante de origine fungică este comportamentul lor faţă de β-cazeină (enzimă din Endothia atacă puternic β-cazeina, în timp ce enzima din Mucor pusillus, atacă mult mai puţin p-cazeina). Enzimele elaborate de microflora ce poate infecta laptele postpasteurizare sau coagulul în diverse etape şi, in principal, cele elaborate de flora psihrotropă. Bacteriile psihrotrope din laptele crud sunt Gram - negative, se pot multiplica la < 7°C şi sunt reprezentate în special de genul Pseudomonas. Bacteriile psihrotrope produc enzime proteolitice la sfârşitul fazei de dezvoltare

exponenţială şi pe timpul duratei staţionare de dezvoltare. Temperatura optimă de sinteză a proteazelor este 20°C, dar se pot produce şi la 5...10°C şi chiar la 0°C. Proteazele bacteriilor psihrotrope au pH optim între 6,5 şi 8,0, iar temperatura optimă 35...45°C. Deşi bacteriile psihrotrope sunt distruse la pasteurizare, enzimele elaborate sunt termorezistente. Proteazele elaborate de bacteriile psihrotrope atacă k-cazeina, p-cazeina, α-cazeina precum şi proteinele serice. Prin degradarea proteinelor menţionate se poate ajunge la dipeptide şi la aminoacizi amari (tirozină, triptofan). Defectele de gust apar atunci când numărul de bacterii este de 106- 108/ml lapte. Prin degradarea k-cazeinei, laptele tratat UHT poate gelifica (la un nivel de 5*10 7 bacterii/ml, gelificarea are loc în 10-14 zile). În cazul brânzeturilor, proteazele elaborate de bacteriile psihrotrope conduc la pierderi de azot solubil (~ 5%), la scurgere zer, atunci când laptele folosit a conţinut 106- 108 bacterii/ml şi a fost stocat 5-7 zile. Rezultă că pentru a nu avea probleme datorită prezenţei bacteriilor psihrotrope este necesar: - să se recepţioneze un lapte de calitate igienică ireproşabilă; - să se menţină laptele la temperatura de + 4°C pe timp scurt; - să se realizeze o pasteurizare eficientă; - prelucrarea laptelui în brânză să se facă în condiţii de igienă cât mai strictă; - să se realizeze o buna igienizare a tancurilor, cisternelor etc. Proteazele elaborate de mucegaiurile folosite la fabricarea unor brânzeturi (Roquefort, Camembert). Mucegaiurile, prin echipamentul lor enzimatic, joacă un dublu rol la maturarea brânzeturilor: dezacidifică pasta brânzei; produc enzime care intervin în maturarea brânzeturilor, respectiv la formarea aromei şi texturii. P. camemberti şi P. roqueforti sintetizează: două endopeptidaze şi anume: o metalo-protează (protează neutră) şi o aspartil-protează; numeroase exopeptidaze cu activitate carboxi-peptidazică şi aminopeptidazică. Endopeptidazele degradează profund cazeinele αS1- şi β- la brânzeturile cu pastă moale (Camenbert), cu producere de peptide cu masă moleculară mare, mică şi aminoacizi. Activitatea celor două endopeptidaze este relativ redusă în interiorul brânzei, dar este ridicată la suprafaţa acesteia. Geotrichum candidum este bogat, în principal, în exopeptidaze şi contribuie, deci, la creşterea azotului solubil din brânză. Enzimele proteolitice ale drojiilor care se dezvoltă primele la suprafaţa unor brânzeturi (Camenbert, Saint Paulin). Numeroase drojdii ce se dezvoltă la suprafaţa brânzeturilor pot influenţa atât prin enzime extracelulare cât şi intracelulare, ele posedând în ambele cazuri atât endoproteinaze cât şi endopeptidaze. Drojdiile au capacitatea de a asimila lactatul, contribuind astfel la îmbunătăţirea texturii şi la dezvoltarea unor bacterii de suprafaţă (Bacterium linens). Enzimele proteolitice elaborate de microflora secundară. În această categorie intră corinebacteriile, micrococii, streptococii grupului D. Aceste microorganisme prin exopeptidazele lor produc aminoacizi din proteine.

Dintre bacteriile corineforme o poziţie specială o are B. linens, care are o activitate proteolitică exocelulară ridicată. B. linens posedă 3-6 enzime proteinaze serinice cu activitate bună la pH > 7. B. linens are şi aminopeptidaze exo- şi intracelulare precum şi decarboxilaze care degradează arginina, lizina, acidul glutamic şi aspartic. B. linens, de asemenea, este capabil să folosească drept sursă de carbon aminoacizii aromatici pe care-i transformă în piruvat şi succinilat, via 3,4 dihidroxifenilacetat. B. linens metabolizează şi aminoacizii cu sulf, formând metantiol din metionină, compus care este un precursor de aromă. B. linens este important la maturarea brânzeturilor tip Munster, Maroille, Pont L' Eveque. Micrococii. Datorită enzimelor proteolitice intracelulare, micrococii degradează cazeinele deja proteolizate de cheag, iar streptococii grupului D participă şi ei la proteoliză alături de bacteriile tactice. În rezumat, prin acţiunea enzimelor cu activitate proteolitică, pe etape se vor forma următoarele produse din cazeină: Cheag, plasmia din lapte, alte proteaze I) Cazeină

Peptide mari, medii şi mici

Proteaze din culturi starter sau nestarter II) Peptide mari, medii şi mici

în peptide, mici dipeptide

Proteaze din culturi starter sau nestarter III) Peptide mici

Aminoacizi tripeptide dipeptide

Luând în consideraţie că la maturarea brânzeturilor fabricate în condiţii aseptice participă în principal; - cheagul, care acţionează asupra cazeinei atât în etapa de coagulare, cât şi la maturare, când produce peptide cu masa moleculară mare (3000 - 16000 Da) din αS1- cazeină şi mai puţin din β- cazeina. Cheagul produce şi peptide cu masă moleculară mică (MM < 3000 Da), care reprezintă numai 5% din azotul total; - enzimele proteolitice din culturile starter lactice, care conduc la formarea de peptide cu lanţ scurt şi la aminoacizi. Culturile starter au şi o slabă activitate endopeptidazică; - enzimele endo- şi exopeptidaze din mucegaiurile nobile utilizate (Penicillium), care conduc la eliberarea unei cantităţi mari de aminoacizi; - proteazele din lapte, care acţionează în principal asupra β-cazeinei, Dezmazeud şi Gripon au propus mecanismul de degradare a proteinelor in timpul maturării brânzeturilor (fig. 5).

5

Consecinţele degradării proteinelor sub influenţa diverselor enzime proteolitice sunt următoarele: - acumularea de azot solubil proteic şi neproteic; - creşterea pH-ului brânzei care tinde spre neutralitate, în funcţie de gradul de maturare; - modificarea consistenţei brânzei care devine mai moale, onctuoasă, dând impresia că este mai grasă; - produşii de hidroliză ai proteinelor influenţează gustul şi mirosul brânzeturilor cu atât mai mult cu cât hidroliză este mai avansată; - creşterea capacităţii de reţinere a apei prin modificarea structurii fizice a

pastei (în principal a proteinelor), ceea ce se traduce prin frânarea reducerii umidităţii brânzei. Aprecierea gradului de maturare a brânzeturilor are în vedere, în principal, determinarea produselor de degradare a proteinelor. Aceşti produşi pot fi determinaţi prin una din următoarele metode: - determinarea azotului solubil (proteine solubile + azot neproteic) cu raportare la azot total, conform relaţiei: La depăşirea unui anumit raport specific pentru fiecare sortiment de brânză avem de a face cu o supramaturare a produsului; - determinarea azotului neproteic dintr-un extract apos, după precipitarea proteinelor solubile cu acid tricloracetic 10% şi raportarea azotului neproteic la azotul total: - determinarea conţinutului de tirozină în extractul tricloracetic, prin măsurarea densităţii optice la 260 nm şi raportarea la o curbă etalon de tirozină. Tirozina poate fi determinată şi colorimetric cu reactiv Folin; - determinarea azotului aminic prin metoda formol-titrimetrică (metoda Sârensen) sau prin analiză cromatografică; - determinarea produselor de proteoliză ale cazeinei prin tehnică cromatografică. Activitatea proteazelor, la o anumită etapă a maturării, poate fi determinată folosind ca substrat azo-cazeina sau hemoglobina denaturată, respectiv colagenul denaturat şi legat covalent cu colorant albastru. Proteazele pot fi determinate şi prin tehnica imunologică. Enzimele implicate în degradarea lipidelor în timpul maturării brânzeturilor pot fi: - lipoprotein - lipaza proprie laptelui. Această enzimă ajunge în lapte printr-un proces de infiltraţie din celulele glandulare. Enzima este un dimer cu masa moleculară 50 000 - 70 000, temperatura de acţiune optimă la 30...37°C şi pH optim la 8 - 9. în laptele proaspăt, lipoprotein-lipaza este asociată cu micelele de cazeină (~ 45%), iar după inducerea lipolizei, enzimă capătă afinitate faţă de globulele de grăsime, mai ales dacă membranele acestora sunt deteriorate. Această enzimâ acţionează bine asupra acizilor graşi cu lanţ lung (C 16:0; C 18:1) din structura gliceridelor. Prin pasteurizarea laptelui, lipoliza este limitată, deoarece se inactivează în mare parte lipazele laptelui (inactivarea totală este realizată la 85°C/10 s sau la 75°C/20 s). Rezultă că participarea lipoproteinlipazei la hidroliza gliceridelor este dependentă, în principal, de gradul de pasteurizare al laptelui, care determină activitatea enzimei reziduale; - preparate enzimatîce intenţionat adăugate, cum ar fi: - lipaza pancreatică de vacă;

- lipaza gastrică; - esterazele pregastrice; -esterazele microbiene din Mucor miehei, P. roquetorti, P. caseicolum, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas Iragilis, Aspergillus niger, - lipaze secretate de mucegaiurile folosite la fabricarea unor brânzeturi, care pot produce prin p-oxidare şi metil-cetone (P. roqueforti, P. camemberti); - lipaze elaborate de unele specii de lactobacili din culturile adăugate în laptele destinat fabricării brânzeturi lor; - lipaze produse de drojdiile care se dezvoltă la suprafaţa unor brânzeturi; - lipazele şi esterazele bacteriilor psihrotrope în măsura în care acestea sunt prezente în brânză. Consecinţa lipolizei trigliceridelor (în principal) este acumularea de acizi graşi liberi care intervin, în principal, ca atare la creşterea acidităţii brânzei, dar şi la aroma acesteia, mai ales la brânzeturile moi, unde maturarea are loc şi sub influenţa mucegaiurilor pentru care acizii graşi liberi reprezintă substrat în p-oxidare, în care caz se formează metil-cetone, iar prin reducerea metil-cetonelor se formează şi alcooli secundari. Dacă se ia în considerare o pasteurizară eficientă a laptelui, la maturarea brânzeturilor (sub aspect proteolitic şi lipolitic) participă; - enzimele elaborate de culturile starter de bacterii lactice folosite la maturarea laptelui; - enzima (enzimele) coagulantă(e) rămasă(e) în coagul; - enzimele secretate de microflora care infectează laptele postpasteurizare, respectiv coagulul în diferite etape de prelucrare a acestuia. În plus, pentru anumite tipuri de brânzeturi trebuie să se aibă în vedere: - activitatea proteolitică şi lipolitică a unor mucegaiuri utilizate în pasta şi la suprafaţă; - activitatea proteolitică şi lipolitică a Bacterium linens; - activitatea proteolitică şi lipolitică a Propionibacterium shermanii; - activitatea proteolitică şi lipolitică a unor drojdii de suprafaţă, în mod voit, pentru accelerarea maturării unor brânzeturi se utilizează preparate enzimatice lipazice şi esterazice. Modificările cantitative şi calitative la maturarea brânzeturilor. Modificările cantitative se referă la: - reducerea umidităţii brânzei corespunzător condiţiilor de temperatură şi umiditate relativă din încăperile de maturare, respectiv în funcţie de concentraţia saramurii utilizate la păstrarea brânzeturilor (cazul brânzei telemea) şi de temperatura saramurii; - creşterea concentraţiei de sare, ca o consecinţă a deshidratării brânzei în procesul de maturare; - dispariţia aproape totală a lactozei, care este transformata în acid lactic, ce poate rămâne ca atare sau este degradat la alţi compuşi de aromă;

- scăderea cantităţii de proteine cazeinice prin hidroliza acestora sub influenţa enzimelor proteolitice; - scăderea cantităţii de trigliceride datorita hidrolizei parţiale a acestora de către enzimele lipolitice; - acumularea de substanţe de aromă (aminoacizi, acizi organici, diacetil, acetoină, combinaţii cu sulf, combinaţii carbonilice, alcooli, esteri, amine, lactone, pirazine şi fenoli). Modificările calitative se referă la: - schimbarea consistenţei brânzei a cărei pastă cu consistenţă cauciucoasă, compactă, elastică, cum este după presare, devine mai plastică, mai fragedă, mai onctuoasă; - definitivarea cojii brânzeturilor caracteristică fiecărui sortiment: groasă, subţire, tare cu mucilagiu sau cu mucegai la exterior; - formarea desenului (ochiuri de fermentare) caracteristic brânzeturilor la care se produce şi se acumulează CO 2. „ochiurile de fermentare” apar mai târziu în procesul de maturare, deoarece CO2 format, fiind solubil în apă, saturează masa de brânză şi numai atunci când aceasta a ajuns la suprasaturaţie de CO 2 apar bule de gaz cu repartizare uniformă, care se măresc treptat pe măsură ce gazul (CO2) difuzează în ochiurile de fermentaţie (goluri), unde presiunea este mai mică. Formarea ochiurilor este specifică brânzeturilor tari şi tip Emmental (Şvaiţer) fiind influenţată de: - temperatură, care până la o anumită valoare favorizează formarea ochiurilor mari, dar acestea se pot distruge ulterior; - pH, care este optim pentru formarea ochiurilor la valori - 6,8 (la aceste valori ale pH-ului activitatea bacteriilor propionice este normală). Dacă pH-ul scade, bacteriile propionice sunt inhibate, ochiurile sunt mici sau pot să lipsească cu desăvârşire (brânza oarbă); - consistenţa miezului care, la rândul ei, influenţează desenul brânzei, în sensul că o pastă plastică favorizează formarea ochiurilor mari, iar dacă pasta este compactă - cauciucoasă - elastică se formează crăpături; - conţinutul de NaCl, care dacă este crescut inhibă dezvoltarea bacteriilor propionice şi, deci, ochiurile fie sunt mici fie nu se formează;

6

-

7

formarea aromei, care este o consecinţă a acumulării cantitative a substanţelor menţionate anterior, în afara de acizii organici, aminoacizii, acizii graşi liberi etc. o contribuţie importantă la formarea aromelor o au. - combinaţiile cu sulf: la aroma brânzeturilor participă grupările -SH libere, H2S, sulfurile, diacetil-sulfurile şi dialchilsulfurile. B. linens poate produce metan-tiol din metionină, care, la rândul sau, poate conduce prin reacţii de condensare, adiţie, tioesterificare cu alte substanţe la alţi compuşi de aroma sulfuraţi, conform reacţiilor prezentate în fig. 6; - combinaţiile carbonilice de tipul aldehidelor, cetonelor şi acetoacizilor, care au un rol esenţial în formarea aromei brânzeturilor. În această direcţie este de subliniat rolul lui Lactobacillus bulgaricus în producerea de acetaldenidă, al Str. diacetilactis în formarea de diacetil şi acetoină, al mucegaiurilor nobile în β oxidarea acizilor graşi şi formarea de metilcetone

(fig. 7);

8

- alcoolii primari şi secundari prezenţi în brânzeturi, care pot proveni prin reducerea aldehidelor şi cetonelor corespunzătoare sau prin fermentaţie directă (alcoolul etilic); - aminele primare, care pot proveni prin decarboxilarea aminoacizilor. Tot din aminoacizii proveniţi prin proteoliză se pot forma hidroxiacizi, metilmercaptani, NH2, acid acetobutiric, aldehide şi acizi organici, H2S (fig. 8). Din diferiţi aminoacizi se pot forma amine biogene, mai ales în brânzeturile puternic maturate (fig. 9); - lactonele (δ şi γ), care se pot forma în anumite brânzeturi (Cheddar, Emmental) plecând de la acizi graşi eliberaţi prin lipoliză (fig. 10); - esterii metilici, etilici, propilici, butilici, care sunt, de asemenea, prezenţi în brânzeturile de tip Emmental, Cheddar, Provolone. Când conţinutul de esteri depăşeşte pragul gustativ, se poate ajunge la defectul de „aromă de fructe”; - pirazinele (2-acetil-pirazina şi 2-metoxi-3-etilpirazina), care au fost identificate în brânza Cheddar, iar fenolii în brânzeturile de tip Livarot, Camembert, Pont d'Eveque.

Fig. 9. Aspecte generale ale formării aminelor biogene.

Condiţiile de maturare a brânzeturilor şi tratarea acestora în timpul maturării. Maturarea brânzeturilor se face în încăperi condiţionate, pe stelaje fixe sau mobile, temperatura de maturare fiind de 20...26 °C pentru brânzeturile de format mare (maturare caldă) şi de 15...20 C pentru cele de format mic. Definitivarea maturării se face în încăperi cu temperatura de 10... 14 C. în timpul maturării . se păstrează o anumita umiditate relativă, care este în funcţie de tipul de brânză: - la brânzeturile Camembert, Brie, Roquefort pentru asigurarea dezvoltării mucegaiului sunt necesare umidităţi relative mai mari (

90%); - la celelalte tipuri de brânzeturi se recomanda la început o umiditate relativă mai mare. pentru a favoriza difuzia sării în interior, apoi o umiditate relativă mai scăzută, pentru a preveni dezvoltarea mucegaiurilor şi a mucilagiilor la suprafaţa brânzei (p < 80%). Ventilaţia activă este necesară când se urmăreşte zvântarea brânzeturilor, mai ales după scoaterea acestora din saramură. O ventilaţie mai redusă este recomandabila la brânzeturile cu mucegai şi cu pastă moale.

Fig. 10 Formarea de δ- şi γ- lactone in brânzeturile de tip Cheddar şi Emmental (Şvaiţer). Tratamentele la care sunt supuse brânzeturile în cursul maturării pot fi: - tratarea suprafeţei cu sare, ştergerea uscată, răzuirea: - la brânzeturile tari: presărarea de sare pe suprafaţa, frecarea cu peria, spălarea cojii cu saramură (periodic), răzuire cojii când este prea groasă, - la brânzeturile moi cu mucilagiu: întinderea mucilagiului şi, eventual, spălarea cu saramură; - la brânzeturile cu mucegai în interior: curăţirea suprafeţei prin răzuire; - la brânzeturile semitari; spălarea cu saramură sau apă de var; - spălarea: toate brânzeturile, cu excepţia celor care se maturează cu B. linens, se spală cu apă călduţă la anumite intervale, după care se aşează pe „cant” pentru uscare; - întoarcerea: este necesară pentru a împiedica deformarea, asigurând totodată o sărare şi o maturare uniformă. La întoarcere are loc şi o schimbare de loc a brânzeturile, cele mai maturate fiind aduse pe rafturile de jos ale stelajelor; - parafinarea şi ambalarea în folii plastice în timpul maturării, care au drept scop: - reducerea pierderilor în greutate prin deshidratare în timpul maturării şi depozitării;

- reducerea manoperei de îngrijire şi întreţinere a brânzeturilor în timpul maturării şi depozitării acestora; - creşterea conservabilităţii brânzeturilor; - îmbunătăţirea aspectului comercial al brânzeturilor. Parafinarea se face, de regulă, spre sfârşitul maturării, când coaja este deja formată şi uscată, înainte de parafinare, bucăţile de brânză se spală cu apă de var 5-8% şi se zvântă în curent de aer la 10...15°C, timp de 4 - 14 ore. Pentru parafinare se întrebuinţează parafina ca atare sau în amestec cu cerezină sau ceruri cristaline, topite şi încălzite la 140 °C şi în care brânzeturile sunt introduse şi ţinute 3 - 4 s. După răcire se obţine un strat protector continuu. Acoperirea se poate realiza şi cu o emulsie plastică (pe bază de poliacetat de vinii sau de esteri ai acidului poliacrilic), emulsie care poate conţine şi pigmenţi şi substanţe antifungice ca: acid sorbic, sorbat de potasiu, pimaricină, acid benzoic, esterul acidului p-nitrobenzoic, acid propionic; - ambalarea în folii plastice, care se poate face încă de la terminarea preparării, pentru ca maturarea să se facă în ambalaj, în acest caz, după sărare şi zvântare timp de 8 ore, brânza se menţine 2 ore în saramură de 14%, cu temperatura de 14 ... 15°C, apoi se zvântă 6 - 8 ore şi, în final, se ambalează în folii plastice pentru maturare. Căile de accelerare a maturării brânzeturilor. Căile de accelerare ale procesului de maturare constau, în fapt, în intensificarea reacţiilor de proteoliză, care se poate realiza pe următoarele căi: - prin stimularea producţiei de enzime proteolitice de către microorganismele existente în brânză, ceea ce se poate realiza prin temperatura de maturare. Această tehnică se aplică la brânzeturile semitari şi tari. De exemplu, o brânză Cheddar maturată 6 luni la 13°C are o aromă mai intensă decât una maturată 9 luni la 6°C; - prin adaos de enzime proteolitice din diferite surse (Aspergillus oryzae, Bacitlus subtilis, Micrococcus caseolyticus). Adaosul de enzime proteolitice se face prin una din următoarele metode: - soluţia de preparat enzimatic se adaugă în laptele destinat fabricării brânzeturilor înainte de coagulare, fn acest fel, repartizarea enzimei în coagul este omogenă iar durata de contact substrat - enzimă este maximă. Metoda prezintă dezavantajul că pierderea de enzimă în zer este foarte mare (4060%), zerul fiind neutilizabil pentru industrializare în scopuri alimentare; - soluţia de preparat enzimatic se poate adăuga direct în coagul la formarea brânzei, în care caz pentru a obţine o aromă comparabilă cu cazul precedent este necesară o cantitate de 9 ori mai mică de preparat enzimatic. Dezavantajul metodei este repartizarea neuniformă a preparatului enzimatic în coagul; - soluţia de preparat enzimatic se poate introduce prin injectare în brânza deja formată. Metoda este pretabilă în cazul brânzeturilor cu pastă moale, de format mic, penetraţia nedepăşind 10 cm;

- preparatul enzimatic se poate încapsula mai întâi în gelatină sau grăsime din lapte (unt), iar microcapsulele se distribuie în lapte înainte de coagulare. Capsulele sunt reţinute în coagul, în care caz se realizează un contact intim substrat/enzimă în momentul eliberării enzimei din capsulă; - prin creşterea populaţiei microbiene (bacteriene) din brânza, în care caz se folosesc culturi factice „atenuate”, care se adaugă o dată cu culturile lactice normale, ceea ce antrenează o creştere a concentraţiei de enzime proteolitice în brânză, fără o supraproducţie de acid lactic. în vederea obţinerii de tulpini cu activitate proteolitică ridicată, dar cu activitate de acidifiere redusă, bacteriile lactice normale, care posedă plasmide ce controlează fermentaţia lactică şi plasmide ce controlează proteoliza (Lac+. Prot+), se supun la tratamente care favorizează pierderea uneia sau ambelor plasmide, în care caz se obţin tulpini Lac-.Prot+ sau Lac+.Prot-, respectiv Lac-.Prot+ (în cazul nostru interesează tulpinele Lac-.Prot+). Pierderea uneia dintre plasmide se poate datora acţiunii unor stresori (incubare la temperatură diferită decât cea optimă, congelare/decongelare, tratament cu antibiotice, tratare cu solvenţi organici, cu radiaţii X sau γ) (tabelul 2). De remarcat că lactobacilii au două plasmide iar streptococii 14 plasmide. Există şi posibilitatea ca în timpul diviziunii celulare să se intervină cu anumiţi stresori (temperatură, agenţi de sărare), în care caz plasmidele să se regăsească numai într-una din celulele rezultate prin diviziune (tulpină rapidă), în timp ce în cealaltă celulă se găseşte numai cromozomul (tulpină lentă fără plasmidă). Pentru alte tipuri de brânzeturi se preferă tuipini de bacterii lactice Prot Lac+, care prezintă următoarele avantaje: hidrolizează mai puţin cazeinele; nu sunt atacate de bacteriofagi; sunt rezistente la antibiotice. Dezavantajul acestor tulpini rezidă în faptul că este necesară o cantitate mai mare de inocul; - prin adaos de coagul hidratat (slurry ripening system), procedeu aplicat la fabricarea brânzei Cheddar şi Swis. în acest sens, suspensia de brânză proaspătă care conţine 40% substanţă uscată totală, 18,5% grăsime, 1,6% sare, 0,2% Lactobaciltus tactis sau 0,2% Lactobacillus bulgaricum + Str. thermophilus, inclusiv 1,1% cultură de bacterii propionice se menţine 5-6 zile la 30°C, până ce se formează aroma caracteristică, paralel cu creşterea pH-ului şi cu formarea de grupări -SH. Viteza formării aromei în această suspensie este mărită, dacă se adaugă glutation redus. Această suspensie finală se adaugă în proporţie de 6% în brânză proaspăt sărată, obţinută prin procedeul clasic, care apoi se supune maturării.

Durata maturării brânzeturilor. Durata perioadei de maturare este în

funcţie de: sortimentul de brânză, conţinutul de umiditate al acesteia, parametrii camerei de maturare (temperatură, umiditate relativă). Brânzeturile moi se maturează timp de 2 - 3 săptămâni, cele semitari 4-5 săptămâni, cele tari 2-4 luni, iar cele în saramură 2 - 3 săptămâni. Tabelul 2. Folosirea de culturi lactice atenuate pentru accelerarea maturării brânzeturilor Brânza

Cheddar

Bacteria lactică „atenuată” Lactibacillus lactis

Enzime care acţionează Proteaze

Cheddar cu Str. cremoris 20% grăsime

Stadiul de adăugare a culturii atenuate Lapte

Lapte celule/ml

Cheddar

Str. Cremonis

Dipeptidaze intacelulare

Coagul

Brânză rusească Armaniski

Bacterii lactice

Proteaze

Lapte

106

Rezultate obţinute

Expunerea Bacteriilor La o temperatură Subletală conduce la bacterii atenuate cu plasmide Lac-Prot+. Brânza se maturază rapid, fără a se produce peptide amare. Expunerea bacteriilor la diferite temperaturi, timp de 15 s. se obţin bacterii cu plasmide Lac.-Prot+ Bacteriile sunt lizate cu lizozim. Se produc substanţe care sunt precursori ai unor substanţe cu miros Bacteriile lactice se tratează cu radiaţii X sau γ şi se obţin mutanţi. Proteoliza este accelerată, iar calitatea se îmbunătăţeşte (creşte valoarea nutritivă, se îmbunătăţesc guctul şi mirosul)

Apariţia gustului amar la maturarea brânzeturilor. Gustul amar poate apărea la maturare, fiind o consecinţă a formării de peptide amare, bogate în aminoacizi hidrofobici; hidrofobicitatea medie a unui peptid este dată de relaţia lui

în care: - Δt este energia liberă de transfer a catenelor laterale ale aminoacizilor din structura peptidei, în cal/mol;

- n - numărul de resturi aminoacidice din structura peptidei. Peptidele cu Q < 1300 cal/resturi aminoacide sunt neamare; peptidele cu Q = 1300 - 1400 şi chiar mai mare de 1400 sunt amare (MM până la 6000 Da). Dacă Q > 1400 şi masa moleculară este cuprinsă între 6000 şi 10 000 Da, peptidele sunt neamare. Este, deci, posibil să se aprecieze amăreala unei peptide în funcţie de compoziţia sa în aminoacizi şi de lungimea lanţului. Se poate aprecia chiar riscul de a obţine peptide amare la maturarea brânzeturilor În funcţie de valoarea Qa proteinelor. Dacă Q are valori mari, atunci la hidroliza enzimatică se vor forma peptide amare (cazeină, proteină din soia). Dacă Q are valori mici, atunci proteina nu va produce peptide amare la hidroliza enzimatică (gelatina). Amăreala (formarea de peptide amare) este influenţată şi de natura proteazei utilizate.

3. Internet Interacţiunea dintre enzimele propri laptelui şi cele produse de P. roqueforti Maturarea şi calitatea brânzei cu nervuri albastre ca Danablu sunt determinate de un complex de interacţiuni dintre enzimele propri laptelui, particularitatea lipazei din lapte şi a plasminelor, renină şi enzimele formate de către mucegaiul Penicilium roqueforti, cultura starter primară şi alte microorganisme ca şi drojdiile. Cunoştinţele actuale despre aceste interacţiunu sunt limitate. Proiectul va include investigaţi detailate despre aceste interacţiuni în condiţii de mediu specifice pentru brânza Danablu. Limitele acizilor graşi liberi şi a compuşilor de aromă vor fi determinate în laborator, în condiţii definite de interacţiunii enzimatice. Efectul lor asupra maturări brânzei va fi examinat prin determinarea compuşilor de aromă volatili şi nevolatili prin analiza GC-MS, prin analiza HLPC a cazeinei precipitate şi prin analiză senzorială. Obţinerea brânzei Roquefort după metoda tradiţională Zona tradiţională şi principală de producţie a brânzei Roquefort este situată în jurul oraşului Roquefort pr o rază de 100 de kilometri. Producţia de lapte provine din următoarele comune: Alpes-Maritimes, Aveyron, Aude, Bouches-du-Rhône, Haute-Corse, Corse du sud, Gard, Gers, Gironde, Hérault, Lot-et-Garonne, Lozère, Pyrénées-Atlantiques, Tarn, Tarn-et-Garonne et Var au saloir şi alte comune din Alpi: Dordogne, Haute-Garonne, Landes et Lot. prelucrarea brânzei se face în comuna Roqurfort-sur-Sulzon în Aveyron. Procesul tehnologic. În fiecare zi timp de 200 de zile, din decembrie şi până la sfârşitul lunii iulie oile sunt mulse seara şi dimineaţa. Odată cu sosirea laptelui în fabrică este încălzit la 32 ºC. El este însămânţat cu spori de P. roqueforti cu ajutorul presiuni. După 2 ore cu ajutorul unui instrument în formă de liră muncitorul rupe masa de coagul până se obţin cuburi mici egale. Apoi aceste cuburi sunt amestecate, se scurge zerul fără presare, aceste operaţii se fac înainte de turnare în forme. După câteva zile de repaus într-o sală de scurgere la 18 ºC bucăţile de brânză sunt întoarse de multe ori, se marchează şi sunt trimise la sărare. În această etapă, sărarea uscată, timp de 5 zile repausul formelor de brânză este întrerupt de diferite întoarceri. Micile forme sunt astfel pregătite pentru maturare în pivniţele din Roquefort. Bucăţile de brânză se înţeapă în vederea aerări pastei, aceasta se realizează în pivniţă sau în lăptărie. Maturarea durează mai puţin de 3 luni. Temperatura din pivniţele din Roquefort este constantă între 7 şi 8 ºC. Formele sunt introduse între pereţii stâncoşi, se acoperă cu o floră microscopică de penicilium roqueforti esenţial

pentru maturarea brânzei. Brânza este expusă goală timp de o lună şi 2 săptămâni. Apoi urmează o maturare lentă sub protecţia ambalajului, în pivniţe la temperatură controlată. Cultura de P. roqueforti utilizată este preparătă in Franţa plecând de la suşe tradiţionale existente în microclimatul din peşterile naturale din zona regiuni Roquefort. Brânza Roquefort este finisată timp de 3 luni în peşterile naturale din comuna Roquefort, situată în zona grohotişurilor muntelui Combalou, şi străbătuţi natural de curenţi de aer proaspăt şi umed, apa provenind din faliile calcaroase ale acestui munte. Aceasta face savoarea vieţii subterane asemănătoare cu celulele unei pivniţe amenajate în aproximativ 11 etaje suprapuse.

Fig. 11. Secţiune prin brânză Roquefort

4. BIBLIOGRAFIE 1. Banu,C. şi colab., Biotehnologi în industria alimentară, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000. 2. Chintescu,G. Îndrumător pentru industria brânzeturilor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980 3. Georgescu, L., Berbentea, F.. Ghid practic de laborator. Editura Eurostampa, Timişoara 1999. Cristina invatza sa scrie. 4. www.mli.klv.dk./ 5. www.saveurs.sympatico.ca/index.htm 6. www.cmsynergy.com/

CUPRINS 1. Introducere.............................................................................................................................................................1 1.1 Istoric fabricării brânzei Roquefort..................................................................................................................1 1.2 Prezentarea principalelor tipuri de mucegaiuri utilizate în industria laptelui..................................................1 2. Biotehnologia fabricării brânzei tip Roquefort......................................................................................................3 3. Internet.................................................................................................................................................................33 4. BIBLIOGRAFIE..................................................................................................................................................35