Microbiologia Produselor Alimentare și Industriale

Multe aspecte ale vieţii de zi cu zi sunt influenţate de microorganisme pe căi diferite. Aspectele pozitive ale prezenţei microorganismelor se regăsesc în alimentele şi băuturile pe care le consumăm, în sinteza industrială a unor compuşi, în extracţia unor metale preţioase. Sintetizând, menţionăm că unele aplicaţii ale microorganismelor se regăsesc în:

- Industria alimentară pentru producerea băuturilor alcoolice, a lactatelor, produselor de panificaţie, producerea de oţet, proteine utilizate ca suplimente alimentare, în special în hrana animalelor;

-Obţinerea de produşi din microorganisme: enzime, aminoacizi, antibiotice, acid citric;

carbunilor;

-Agricultura biologică se bazează pe producerea pesticidelor microbiene;

- Protejarea mediului se realizează prin bioremediere, treapta biologică în tratamentul apelor reziduale, fixarea azotului şi compostarea resturilor menajere.

Beneficiile pe care le are omul din utilizarea microorganismelor şi modul în care sunt utilizate acestea la scară industrială, reprezintă aspecte care urmează a fi prezentate pentru fiecare din domeniile menţionate mai sus.

Asocierea microorganismelor şi a produselor alimentare este asociată mai ales cu degradarea acestora, cu toate că se cunoaşte de mii de ani utilizarea drojdiilor în fabricarea pâinii şi producerea berii. Nu ne gândim la implicarea acestora în producerea sosurilor, brânzeturilor sau chiar a ciocolatei.

Un pas important în utilizarea microorganismelor s-a realizat prin perfecţionarea tehnicilor de izolare a acestora la sfârşitul sec al XIX-lea care a făcut posibilă utilizarea culturilor pure în producerea de alimente.

Fermentaţia alcoolică

Există dovezi că băuturile alcoolice, incluzând berea şi vinul, sunt produse cu mii de ani inainte de Hristos.

Etanolul rezultă din procesul de fermentaţie, deoarece conversia zahărului la CO2 şi H2O este incompletă:

vinul poate fi obţinut din orice suc de fructe, producerea industrială se bazează pe sucul de struguri, fermentaţia naturală a zahărului fiind produsă de drojdiile care se găsesc pe boabe. Pentru că rezultatele nu sunt satisfăcătoare, în industrie mustul obţinut din zdrobirea strugurilor este tratat cu dioxid de sulf pentru a omorî microflora naturală şi apoi este inoculat cu drojdia Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus. Fermentaţia durează cîteva zile la temp de 22-270 pentru vinurile roşii şi la o temperatură mai scăzută pentru cele albe, după care vinul este separat de coji şi ciorchini prin presare. Urmează îmbătrânirea acestuia în butoaie de stejar, proces care durează câteva luni, timp în care se dezvoltă aromele.

Fermentaţia malolactică este o fermentaţie secundară care are loc la producerea anumitor sortimente de vinuri. Acidul malic este convertit la acid lactic, rezultând un produs secundar, care dă aromă vinului.

Mustul obţinut după desciorchinare şi zdrobire are o compoziţie chimică şi biologică deosebit de complexă, care asigură condiţii favorizante drojdiilor. Dintre acestea, menţionăm: importante cantităţi de glucide reprezentate în principal din glucoză şi fructoză în raport de 1:1, surse diferite de azot asimilabil, numeroase vitamine cu rol de factori de creştere pentru drojdii şi bacterii malo-lactice. pH-ul mustului este acid (2,9 – 3,5) favorabil drojdiilor. Mustul are caracter reducător care favorizează microorganismele facultativ anaerobe. Adaosul de dioxid de sul favorizează procesele fermentative anaerobe, acest compus având şi efect antimicrobian.

Microbiota mustului provine din microbiota strugurilor, la care se adaugă microbiota de contaminare, prin contactul cu utilajele de prelucrare. În condiţii industriale se produce o creştere importantă a numărului de drojdii ale genului Saccharomyces, transferate de musculiţa de oţet.

Fermentaţia mustului

În prima etapă a procesului se produce o înmulţire a drojdiilor, proces prin care se pierde o cantitate de zahăr utilizat în respiraţie. În această etapă sunt prezente în număr mare drojdii aparţinând genurilor Kloeckera şi Torulopsis. După acumularea alcoololui etilic (6 – 80) se dezvoltă drojdiile tipice de fermentaţie alcoolorezistente, denumite şi drojdii fundamentale, care aparţin genului Saccharomyces cerevisiae subsp. ellipsoideus. Sub acţiunea acestora, în anaerobioză, are loc fermentaţia alcoolică propriu-zisă prin care glucidele fermentescibile ale mustului sunt metabolizate pe calea Embden-Meyerhof-Parnass în alcool etilic, CO2 şi produse secundare care dau aroma specifică. Fermentaţia alcoolocă poate să dureze 2-4 săptămâni, în funcţie de compoziţie, temperatură, natura şi densitatea celulelor de drojdie. După începerea procesului are loc o etapă tumultoasă de fermentaţie, caracterizată prin degajarea intensă de CO2 şi prin spumare. Odată cu reducerea cantităţii de glucide fermentescibile, scade şi viteza de fermentaţie, se produce sedimentarea drojdiilor şi limpezirea vinului. Pentru a preveni deprecierea calităţilor vinului, acesta se separă de sediment (drojdie) şi se îmbuteliază. Sunt situaţii în care contactul mai îndelungat al vinului cu sedimentul este benefic, eliberându-se compuşi asimilabili cu azot, bacteriile care produc fermentaţia malolactică fiind stimulate. La fabricarea şampaniei, vinul se menţine pe depozit de drojdie până la 3 ani, timp în care se dezvoltă aromele caracteristice, iar prin autoliza celulelor se eliberează substanţe de natură proteică cu masă moleculară mare, cu influenţă pozitivă asupra însuşirilor de spumare.