MICROBIOLOGIA LAPTELUI SI A PRODUSELOR DERIVATE

1 SURSE DE CONTAMINARE

Laptele este un aliment foarte valoros din punct de vedere nutritiv, deoarece contine in cantitati corespunzatoare substante usor asimilabile, favorabile dezvoltarii microorganismelor.

Sursele de carbon oferite de lapte constau in: lactoza, acid citric, lipide. Sursele de azot sunt protide, aminoacizi. Laptele mai contine si substante minerale dintre care P si Ca cu rol important in metabolismul celular, enzime si vitamine ca factori de crestere necesari bacteriilor lactice.

Laptele proaspat are un pH=6,5, apropiat celui optim de dezvoltare a bacteriilor de putrefactie si un rH=12-18, favorabil activitatii microorganismelor facultativ anaerobe. Daca laptele se pastreaza, la suprafata lui se acumuleaza un strat de grasime, accesul aerului este astfel oprit, are loc reducerea potentialului redox, iar bacteriile anaerobe se pot dezvolta.

Fiind un mediu nutritiv bogat, laptele ofera in special, conditii favorabile dezvoltarii bacteriilor lactice

Laptele poate fi contaminat cu microorganisme provenite din surse interne si externe.

Sursele interne ofera microorganisme care contamineaza laptele in cursul vietii animalului. Contaminarea este cu atat mai intensa cu cat animalul este bolnav, obosit deoarece creste permeabilitatea tesuturilor biologice, iar diferite microorganisme pot fi astfel mai usor transferate in laptele secretat de glandele mamare.

Cand laptele este preluat de la animale bolnave, acesta poate fi contaminat cu urmatoarele microorganisme patogene:

Mycobacterium tuberculosis (tip bovis) nu se inmulteste in lapte dar supravietuieste in acesta timp indelungat, este rezistenta la temperaturi ridicate, motiv pentru care este folosit ca indicator sanitar la pasteurizarea laptelui. Regimurile de pasteurizare recomandate sunt: 62 C, 25 min.; 66 C, 4 min.; 72 C, 15 sec.

Brucella abortus este preluat de la animale bolnave de bruceloza, iar in urma transmiterii la om conduce la stari de septicemie. La temperaturi scazute rezista cateva zile si este inactivat la temperaturi mai mari de 72 C.

Streptococcus pyogenes se transmite in laptele animalului bolnav de mastita. Este un streptococ hemolitic si conduce la boli ca scarlatina, amigdalita purulenta.

Staphylococcus aureus se poate inmulti in lapte la temperaturi ridicate si produce enterotoxine retinute de cazeina si regasite in branzeturile obtinute din laptele contaminat.

Streptococi lactici, posibili streptococi fecali si bacterii coliforme, existente in microflora canalelor galactofore, pot contamina laptele. Astfel, primele portiuni de lapte contaminat nu se recolteaza.

Contaminarea laptelui se poate face masiv din surse externe

Un numar mare de microorganisme pot sa ajunga in lapte de pe pielea si parul animalelor.

Alta sursa care permite contaminarea directa a laptelui este reprezentata de aer care antreneaza microorganisme de pe furaje. Din acest motiv se recomanda ca alimentarea animalelor sa se faca dupa mulgere.

Materia de dejectie provenita de la animale constituie o sursa importanta de contaminare cu bacterii de putrefactie, bacterii butirice sporulate, bacterii coliforme.

Contaminarea laptelui se poate produce ca urmare a contactului cu vase necorespunzator igienizate, datorita conditiilor improprii de transport, aparatelor de mulgere incorect intretinute.

Laptele adera la suprafata utilajelor de prelucrare, formand o pelicula care retine o cantitate considerabila de microorganisme. In pasteurizatoare si concentratoare, datorita temperaturilor de lucru, are loc precipitarea proteinelor si a fosfatilor, precipitare care conduce la formarea "pietrei de lapte" care se indeparteaza foarte greu si nu permite o igienizare eficienta.

Din surse externe ca: solul, oamenii, se poate face contaminarea cu microorganisme patogene: Bacillus anthracis, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum.

Prin apa folosita la spalarea utilajelor, laptele poate fi contaminat cu: Salmonalla, Shigella.

Sursele externe de contaminare pot oferi microorganisme organotrofe care pot influenta pozitiv sau negativ calitatea laptelui in timpul pastrarii si prelucrarii acestuia.

Din punct de vedere al calitatii tehnologice a laptelui, nu trebuie neglijat aspectul contaminarii cu substante chimice din categoria antibioticelor (continute de laptele provenit de la animale tratate cu antibiotice, care datorita efectului antimicrobian, face imposibila folosirea acestuia ca mediu pentru obtinerea culturilor de bacterii lactice), a toxinelor (regasite in laptele animalelor hranite cu furaje mucegaite) si a compusilor chimici (din laptele provenit de la animalele hranite cu pelin) care confera gust impropriu laptelui.

Microflora laptelui este alcatuita din urmatoarele grupe de microorganisme:

Grupa bacteriilor lactice

Bacteriile lactice sunt prezente intotdeauna in lapte si provin de pe canalele galactofore. Acestea produc acid lactic si formeaza o microflora predominant utila deoarece constituie sursa pentru obtinerea culturilor selectionate si folosite in tehnologia produselor lactate acide, a branzeturilor

Streptococi lactici

Lactobacili

Bacterii ale genului Micobacterium

Grupa bacteriilor coliforme

Bacteriile coliforme ajung in lapte din surse externe si pot fi de origine fecala (Escherichia coli, freundi) sau de origine nonfecala (Enterobacter, hafnia).

Aceste bacterii nu sunt dorite in lapte deoarece conduc la defecte ale produselor finite cum ar fi balonarea timpurie a branzeturilor.

Grupa bacteriilor propionice

Bacterii butirice (Clostridium butiricum) - ajung in lapte din sol, sunt rezistente la temperaturile de pasteurizare si daca laptele contaminat este folosit ca materie prima pentru obtinerea branzeturilor, conduc la balonarea tarzie a acestora.

Bacterii acetice provin de pe suprafata utilajelor incorect igienizate si produc acrirea granulelor de chefir.

Bacterii de putrefactie (Pseudomonas fluorescens, fragi, aeruginosa, Bacillus cereus) - provin din surse externe de contaminare, influenteaza negativ calitatea laptelui, iar daca nu se respecta regimul de pasteurizare laptele va suferi modificari de gust. Aceste bacterii produc degradarea protidelor, in conditii de aerobioza, cu formare de acid lactobionic care confera gust amar laptelui.

Bacterii peptonizante - degradeaza protidele cu formare de peptone amare (Micrococcus, Sarcina).

Bacteriofagii pot contamina laptele, iar actiunea sa consta in liza bacteriilor din culturile selectionate, sensibile, transformand laptele in materie prima improprie obtinerii produselor lactate fermentate. Contaminarea este periculoasa deoarece sunt rezistenti in timp si la temperaturi ridicate.

Microflora bacteriana este predominanta in lapte. Exista totusi specii de drojdii si mucegaiuri.

Celulele de drojdie (Torulospora, Pichia, Kluyveromyces) pot fi folosite in culturi mixte datorita capacitatii de a produce factori de crestere.

Sporii de mucegaiuri ajung in lapte din aer sau de pe suprafetele utilajelor. Geotrichum candidum este mucegaiul intens dezvoltat pe suprafetele utilajelor, produce lipaze, proteaze, fermenteaza foarte greu lactoza dar consuma ca sursa de C acidul lactic.

Studiul calitatii si cantitatii microorganismelor din laptele proaspat muls a condus la constatarea unei evolutii a microflorei, conditionata de compozitia laptelui, de natura si numarul microorganismelor prezente in lapte si de conditiile de pastrare ale acestuia.

Evolutia microflorei laptelui proaspat

Faza bactericida

In aceasta faza microorganismele din lapte nu se inmultesc datorita prezentei unor substante cu efect antimicrobian: imunoglobuline, lactenine. Acestea sunt sensibile la temperaturi ridicate si rezista doar 6 ore la temperatura de 25 C si 48 ore la 0 C.

Faza microflorei eterogene

Microorganismele organotrofe, stimulate diferentiat de temperatura de pastrare folosesc nutrientii oferiti si incep sa se inmulteasca.

Tabelul 21

Microorganisme organotrofe a caror dezvoltare este dependenta de temperatura de pastrare a laptelui crud

3. Faza dezvoltarii bacteriilor lactice (acidifiante)

In aceasta faza se dezvolta streptococii care produc acid lactic pana cand pH-ul scade la valoarea 4,5. In acest moment activitatea lor este inhibata si incep sa se dezvolte lactobacilii care sunt mai acidotoleranti (pH=3,5).

Aceasta faza dureaza cateva zile (dupa 4 zile, streptococii sunt neviabili).

4. Faza de dezvoltare a drojdiilor si mucegaiurilor

Dezvoltarea drojdiilor este favorizata de prezenta acidului lactic pe care il folosesc ca sursa de carbon si energie. Are loc o neutralizare a mediului, pH-ul creste pana la valoarea neutra.

Faza de dezvoltare a bacteriilor de putrefactie

Datorita pH-ului neutru bacteriile de putrefactie degradeaza proteinele laptelui si deterioreaza laptele.

Defectele laptelui crud

Defectul de lapte albastru este datorat contaminarii cu bacterii Cromobacterium cianogenic, Pseudomonas fluorescens.

Defectul de lapte rosu se datoreaza bacteriilor Brevibacterium prodigiosum, eritrogenes.

Aceste defecte de culoare sunt date de microorganisme capabile sa sintetizeze pigmenti.

Defectul de lapte acru, branzos este datorat bacteriilor lactice si butirice care se dezvolta in exces.

Defectul de lapte amar apare in laptele in care s-au dezvoltat bacterii producatoare de acid lactobionic si peptide amare.

Defectul de lapte vascos determina cresterea consistentei laptelui ca urmare a actiunii unor enzime de coagulare.

Aceste defecte sunt rar intalnite deoarece se recomanda reducerea timpului de pastrare a laptelui pana la prelucrarea prin pasteurizare.

Microflora laptelui pasteurizat este alcatuita din formele sporulate ale genului Bacillus, Clostridium, microbacterii si enterococi.

Din punct de vedere microbiologic sunt admise urmatoarele valori maxime, valabile pentru laptele pasteurizat livrat la sticle: 300000 celule / cm³ si 3 coli / cm³ .

2 MICROBIOLOGIA LAPTELUI PRAF

Operatiile de omogenizare si degresare a laptelui realizeaza indepartarea a 60 % din microflora initiala a acestuia. Uscarea nu permite, din punct de vedere tehnologic, cresterea temperaturii peste valoarea de 75 C pentru a evita denaturarea proteica. Prin urmare temperaturile de uscare nu inactiveaza decat partial microflora laptelui.

Umiditatea de 5 % a laptelui nu permite dezvoltarea microorganismelor, astfel ca, in timp, numarul acestora se reduce. Daca umiditatea laptelui praf creste pana la 11 % pot sa apara defectele de mucegaire sau aglomerare.

Eventualele microorganisme patogene prezente nu sunt inactivate, din aceasta cauza exista riscul ca in laptele praf sa fie prezente bacterii din genul Salmonella.

Pentru laptele praf normele admit 2000 microorganisme/cm³ lapte lichid obtinut dupa reconstituire la un raport de 1:10 = lapte:apa.

3 MICROBIOLOGIA PRODUSELOR LACTATE ACIDE

In biotehnologia produselor lactate acide diversitatea produselor deriva din activitatea specifica a culturilor selectionate de bacterii lactice care actioneaza asupra componentelor laptelui. Activitatea culturilor pure sau a culturilor mixte este dirijata prin diferite raporturi intre cantitatile de inocul, durata si temperatura favorizanta unui anumit tip de activitate metabolica.

Produsele lactate acide se caracterizeaza prin: valoare nutritiva mare si valoare terapeutica deoarece aduc in alimentatia omului substante usor digerabile si vitamine. Compusii de aroma rezultati pe cale microbiana confera produselor calitate senzoriala, iar anumite substante cu efect antibiotic au capacitatea de a inhiba unele microorganisme cu care bacteriile lactice se afla in relatii de antagonism. Astfel diareea si dizenteria produse de bacterii ale genurilor Salmonella, Escherichia sunt mai rapid vindecabile daca tratamentul este administrat concomitent cu produse lactate acide. Produse lactate acide, cu concentratie mare de bacterii lactice, se administreaza concomitent cu antibiotice, pe cale orala, pentru a mentine in echilibru in microflora intestinala si pentru a preveni dezvoltarea unor microorganisme rezistente la antibiotice care ar putea conduce la micoze. Unele produse lactate acide, cele recomandate a se administra in cazul imbolnavirilor cu manifestari gastrointestinale, sunt obtinute cu microorganisme izolate din surse intestinale (bifidobacterii care reprezinta 90 % din microflora intestinala a sugarilor).

Culturile selectionate destinate obtinerii de produse lactate acide se obtin in laboratoare de cercetare specializate, in care se selectioneaza culturi pure cu activitate superioara, destinate producatorilor din aceasta ramura.

Culturile pure pot fi livrate in diferite forme :

1. Culturi lichide obtinute prin inoculare de cultura activa, in lapte de buna calitate, pasteurizat la 90-95 C/18-20 h streptococi 1-3% si termostatare la 30 C/18-20 h sau lactobacili 1-2% si termostatare la 42-45 C/4-6 h. S-a constatat ca concentratia de celule este maxima cand s-a produs coagularea laptelui si atunci se realizeaza omogenizarea, repartizarea in recipiente, pastrarea in conditii de refrigerare si livrare.

Pentru a preveni, pe timpul verii, acidifierea in exces a culturilor lichide, la pasteurizare in proba se adauga CaCO₃, care va neutraliza excesul de acid lactic astfel incat viabilitatea celulelor va creste.

2. Culturile uscate au un termen de pastrare mai indelungat si se obtin prin folosirea laptelui cu substanta uscata de 16 %, pasteurizat si inoculat cu cultura pura sau mixta de celule. In momentul in care s-a ajuns la densitatea maxima de celule, se face omogenizarea, neutralizarea aciditatii si uscarea menajata pentru a evita inactivarea celulelor.

3. Concentratele bacteriene se obtin in mod identic pana la atingerea densitatii maxime in cultura inoculata. Se face apoi centrifugarea care sa aduca concentratele bacteriene la o densitate de 5x10 celule/g. Aceste concentrate bacteriene se livreaza imediat sau se pastreaza congelate.

4. Culturile liofilizate se obtin prin inoculare si cultivare pe mediu optim, repartizare in recipiente, congelare (congelare lenta 1 /min pana la - 17 C, urmata de congelare rapida pana la -70 C) si evaporarea apei din produsul congelat. In proba liofilizata procentul de apa maxim admis este de 1%.

Culturile liofilizate se livreaza in sticlute obturate aseptic, in care procentul de celule ramase vii este de 30-60%, stare in care cultura se poate mentine un timp destul de mare dependent de conditiile de liofilizare si de sensibilitate a culturii.

5. Culturile fungice sunt livrate sub forma de suspensii concentrate de spori in lichid cu o concentratie de substante dizolvate in izotonie cu presiunea osmotica intrasporala. Un exemplu in acest sens il constituie culturile de Penicillium roquefortii.

Dupa obtinerea culturilor in laboratoarele de cercetare si livrarea catre intreprinderile de produse lactate, in laboratoarele acestora trebuie sa se faca reactivarea culturii si sa se obtina o cantitate corespunzatoare de maia (cultura de productie).

Pentru obtinerea culturilor de productie se foloseste lapte de buna calitate, cu aciditate mica (18 - 19 T), care sa nu contina coliformi sau bacterii sporulate si sa fie lipsit de substante cu efect antibiotic, detergenti sau substante dezinfectante. Laptele trebuie pasteurizat intr-un regim 90 C/20-30min., racit, repartizat in vase, iar in final serveste ca mediu de cultura si substrat pentru inmultirea bacteriilor lactice.

Pentru a ajunge de la cultura pura la cultura de productie se efectueaza 3 - 4 pasaje in care procentul de celule inoculate este de 2 - 3 % la primele doua si de 0,5 - 1,5 % la ultimele doua. Intervalul de timp intre doua pasaje este de 4 - 24 h si coincide cu intervalul de timp necesar coagularii laptelui inoculat. Pasajele se realizeaza de la volume mici la volume mari dupa momentul coagularii laptelui care coincide cu atingerea punctului maxim de densitate a celulelor in lapte.

Dupa 10 zile, chiar daca nu s-au constatat contaminari, se recomanda activarea unei noi culturi pure, deoarece sunt posibile modificari ale metabolismului celular.

Cultura de productie se verifica din punct de vedere calitativ prin metode fizice, chimice si biologice. Se impune o aciditate maxima admisa de 90 - 100 T, iar prin examen microscopic se determina puritatea si concentratia de celule.

Tabelul 22

Conditii de reactivare a culturilor de bacterii lactice

Microbiologia iaurtului

Iaurtul reprezinta produsul obtinut prin fermentarea laptelui cu o cultura mixta obtinuta din doua specii de bacterii lactice termofile: Streptococcus salivarius sp. Thermophillus si Lactobacillus delbruieckii sp. Bulgaricus. Raportul dintre cele doua specii este de 1:1. In cultura mixta, intre bacteriile lactice, se stabilesc relatii de cooperare, fiecare monocultura produce substante care nu sunt initial prezente in lapte si care influenteaza pozitiv cresterea celeilalte.

Rolul streptococilor si lactobacililor la obtinerea iaurtului consta in acidifierea laptelui, sinteza de compusi de aroma, dezvoltarea texturii si a vascozitatii.

Laptele este pasteurizat, racit la temperatura adecvata insamantarii, inoculat, omogenizat, repartizat in recipiente si inchis. Fermentarea si coagularea are loc in aceste recipiente.

Microbiologia smantanii fermentate

Ca urmare a continutului mare de grasime, smantana necesita un regim de pasteurizare deosebit, pentru a asigura distrugerea patogenilor, a microorganismelor nedorite, inactivarea enzimelor si indepartarea substantelor malodorante. Pasteurizarea trebuie sa se efectueze intr-un interval de minim 20-30 min.

Produse fermentate cu bifidobacterii

Produsele fabricate din lapte cu culturi de bifidobacterii pot fi lichide sau sub forma de pulberi.

Bio-iaurtul contine pe langa bacteriile specifice iaurtului Lactobacillus acidophillus si Bifidobacterium bifidum. Produsul are efect benefic suplimentar deoarece amelioreaza cresterea bacteriilor care in mod normal fac parte din microbiota intestinala. Echilibrul dat de consumul acestui produs este considerat a fi important in mentinerea sanatatii intestinale si ar putea ajuta la protectia fata de boli majore cum sunt cancerul si bolile coronariene.

Bifidobacteriile au temperatura optima de 36-38 C, nu sunt acidotolerante si nu se inmultesc la temperaturi mai mici de 5,5 C.

Microbiologia chefirului

Chefirul este o bautura lactata acida in care, pe laptele pasteurizat a fost inoculat un amestec de streptobacterii mezofile asociate cu drojdii din genul Torulopsis, microorganisme care sunt fixate pe aglomeratele de cazeina coagulata sub forma "granulelor de chefir". Pe langa fermentatia lactica are loc si o fermentatie alcoolica, astfel incat in produsul final se vor regasi 0,1-0,6 % alcool etilic.

Senzatia placuta la consumarea acestei bauturi lactate este data si de CO₂-ul format si degajat in urma fermentatiei alcoolice.

Cultura folosita la fabricarea chefirului este una mixta, in care speciile se afla in simbioza, fixate pe granulele de cazeina, aranjate sub forma de fragmente de conopida, ca niste inflorescente.

Activarea granulelor de chefir consta in imersarea lor in lapte pasteurizat racit la 25 C si mentinut la 20-22 C o zi pana cand se produce coagularea, respectiv atingerea intensitatii maxime de celule. Dupa primele 15-18 h se face o amestecare pentru a favoriza raspandirea bacteriilor si separarea granulelor de chefir care vor servi la obtinerea unei noi sarje.

Pentru obtinerea chefirului fermentat se parcurg doua faze: prima dureaza 8-12h la 15-17 C, faza caracteristica fermentatiei lactice si a doua care dureaza 6-12 h la 14 C, caracteristica fermentatiei alcoolice. Fermentatia are loc in recipiente inchise, produsul se satureaza in alcool, astfel incat la deschidere se produce spumarea.

Microbiologia cumasului

Cumasul se obtine din lapte de iapa mai bogat in lactoza si contine 2 % alcool etilic rezultat prin fermentatia lactozei. Culturile selectionate sunt: Lactobacillus delbrueckii sp. Bulgaricus, Lactococcus lactis, Acetobacter aceti si drojdii din genul Torulopsis si Kluyveromyces marxianus care produc fermentatia alcoolica si mici cantitati de aldehida acetica.

Microbiologia branzeturilor proaspete

Pentru obtinerea branzeturilor proaspete, laptele se pasteurizeaza la 72 C cateva secunde pentru a nu denatura termic proteinele. Prin pasteurizare se realizeaza o scadere a potentialului redox la o valoare favorizanta bacteriilor lactice facultativ anaerobe.

Defectele de natura microbiana ale produselor lactate acide

Produsele lactate acide sunt alimente sigure deoarece Psedomonas, Echerichia coli, Salmonella nu tolereaza aciditatea lor. Pastrate mai mult timp sau ca urmare a procesului tehnologic defectuos, produsele lactate acide pot suferi alterari microbiene.

Branza proaspata de vaci poate suferi defectul de acrire, cand se pastreaza la temperaturi ridicate si gustul amar atunci cand predomina bacterii sporulate. Branzeturile proaspete preparate din lapte in care sunt prezente in numar mare bacterii din genul: Pseudomonas, Alcaligenes viscolatis, Proteus, Enterobacter, Acinetobacter formeaza un coagul mucilaginos.

Smantana poate suferi defectul de mucegaire cu Getrichum. In conditiile in care in grasime raman bacteriile lipolitice, la pastrare se produce rancezirea hidrolitica cu eliberare de acizi grasi, care prin oxidare genereaza aldehide si cetone. In smantana trebuie sa fie absente bacterii patogene si se admit 20 bacterii coliforme/g smantana.

Produsele lactate acide se obtin din lapte pasteurizat, au valoare nutritiva si biologica ridicata deoarece prin consumul de bacterii lactice omul beneficiaza de prezenta unor vitamine, substante cu efect antibiotic ca bulgaricina si acidofilina.

4 MICROBIOLOGIA UNTULUI

Untul se obtine din smantana maturata, cultura de bacterii lactice acidifiante (Streptococcus lactis) si specii aromatizante (Streptococcus cremoris, Str. acetoinicus).

Se verifica aciditatea smantanii maturate (52-58 T), si se elimina prin batere zara - un produs usor alterabil, care antreneaza si o cantitate mare de bacterii. Dupa batere de face spalarea cu apa pura din punct de vedere microbiologic, eliminandu-se celelalte componente hidrosolubile. Masa compacta grasa va fi supusa operatiei de malaxare, care consta in dispersia particulelor de plasma (zara) in masa de unt. Untul proaspat obtinut se divizeaza, ambaleaza si se depoziteaza la temperaturi de refrigerare.

Untul proaspat contine bacterii lactice dispersate in particule mici de plasma. Aceste bacterii nu au conditii favorabile de dezvoltare, iar numarul lor se reduce treptat. Daca s-a produs contaminarea cu bacterii de putrefactie apar defecte ale untului cum ar fi gustul de ranced, gustul metalic. Agentii de alterare sunt bacterii ale genului Pseudomonas fluorescens, Ps. Nigrificans. Mucegairea untului poate fi interna sau la suprafata si se poate datora mucegaiurilor: Aspergillus, Penicillium, Cladosporium.

In cazul untului se admit drojdii 1000-10000 celule/g, mucegaiuri 1000-2000/g, bacterii coliforme absente la 1g unt.

5 MICROBIOLOGIA BRANZETURILOR

Biotehnologia fabricarii branzeturilor este foarte complexa, se obtin peste 600 sortimente, prin dirijarea activitatii enzimatice a microorganismelor si a altor enzime exogene, care actioneaza diferentiat functie de compozitia mediului si de conditiile tehnologice la fabricare.

Materia prima folosita este laptele pasteurizat in conditii menajante: 62-65 C, 30 min sau 72-75 C, 20-30 sec. Prin aceste regimuri se evita denaturarea proteinelor din lapte.

Tabelul 23a

Culturi de bacterii lactice folosite drept culturi de productie pentru obtinerea branzeturilor