استارترها در صنایع لبنی

بدلیل شروع تولید اسید در این محصولات به این باکتری ها استارتر می گویند. همچنین چون اسید لاکتیک نیز تولید می کنند به این باکتری ها Lactic Acid Bacteria ( L.A.B ) اطلاق می شود.که اکثر L.A.B  ها گرم مثبت و کاتالاز منفی می باشند. اما نوع دیگری از باکتری ها مانند مخمرها و کپک ها نیز در خانواده استارترها جای می گیرند. منشاء این باکتری ها شیر خام می باشد بطوریکه اگر شیر خامی به مدت 10 تا 24 ساعت در دمای 20 تا 40 درجه قرار بگیرد لخته می شود که نتیجه فعالیت L.A.B ها می باشد.

دلایل کاربرد استارترها:

1 ) تکنولژیکی :

1-1- ایجاد اسید لاکتیک

1-2- ایجاد عطر و طعم

1-3- ایجاد بافت

2) تغذیه ای:

2-1- نیاز به زنده بودن میکرو ارگانیزم ها در روده نمی باشد

2-2- نیاز به زنده بودن میکرو ارگانیزم ها در روده می باشد

۱-۱- ایجاد اسید لاکتیک:

ماست: کلسیم کلوئیدی از میسل کازئین جدا شده و به فاز آبی می رود و تا PH5/2 میسل تخریب شده و ساختمان جدید تشکیل می شود. نزدیک شدن میسل ها در PH 4/8 _ 5/2 اتفاق می افتد.

پنیر: بهبود فعالیت رنت و نگه داشتن رنت در لخته با انعقاد بافت.

کمک به خروج آب و کاهش رطوبت و به هم چسبیدن ذرات.

جلوگیری از رشد باکتری های ناخواسته.

پیش رسی پنیر تا قبل از افزودن رنت.

کمک به فعالیت پروتئولیکی مایه پنیر در حین رسیدن پنیر.

۱-۲- ایجاد عطر و طعم:

ماست: استالدئید , استات و … ( عطروطعم در ماست نتیجه سه عامل:

الف) اسیدیته یا ترشی

ب) وجود استالدئید

ج)  قابض بودن یا گسی می باشد.

پنیر: دی استیل , استات , و…

۱-۳- ایجاد بافت:

ماست: Exopoly Saccharid ( E.P.S ) در ماست. در خصوص بافت سه عامل 1- رشته ای شدن 2- سفتی ژل ماست 3- غلظت در دهان یا احساس دهانی مورد ارزیابی قرار می گیرد. همچنین EPS باعث درخشش ماست های کم چرب و جذب آب می شود.

پنیر: در برخی از پنیرها با ایجاد گاز Co2 چشمک ایجاد می شود و پروتئولیز توسط استارتر در بافت مهم است.

استارترهای مزوفیل:

به کشت های باکتریایی اطلاق می شود که اپتیمم دمای فعالیت آنها بین 20 – 30 درجه است و بیشتر در تهیه پنیرها کاربرد دارد.اکثر آنها کروی شکل (کوکوس) هستند.

استارترهای ترموفیل:

به کشت های باکتریایی اطلاق می شود که اپتیمم دمای فعالیت آنها بین 40 تا 45 درجه است و بیشتر در تهیه انواع ماست کاربرد دارد.

انواع طبقه بندی استارترها:

نوع کاربرد ( پنیر , ماست , ماست نوشیدنی , کفیر , خامه ترش و … )

دمای رشد ( ترموفیل یا مزوفیل )

نوع استفاده در کارخانه ( Bulk یا Direct یا… )

نوع میکروارگانیزم ها ( LAB , Moulds , Yeasts و… )

میکروارگانیزم های ارائه شده توسط کمپانی های تولید کننده استارتر:

 L.A.B :

—Streptococcus – Lactobacillus – Lactococcus – Enterococcus —  —:Probiotic —Bifidobacteria – Lb,Casei – Lb Acidophilus —  —Moulds: —Penicillium – Geotrichum —  —Yeasts: —Kluveromyces – Debariomyces —  —Protective Cultures: —Lb, Plantarum – Lb, Rhamnosus – Lb, Sakei – Lb,Paracasei —  —Other Bacteria : —Propionibacteria – Surface Bacteria (Corynebacteria Micrococaceae)

L.A.B ـ Lactic Acid Bacteria:

—  Stereptococcus : سی و نه گونه دارد . مهمترین آنها در استارترها Streptococcus Thermophilus است. —این باکتری جزء ترموفیل ها و دردمای 37-45 درجه رشد کرده به شکل کوکسی دوتایی و زنجیری بوده و همراه با  Lb, Bulgaricus در تولید ماست ,  پنیرهای موزارلا و امنتال و چدار کاربرد دارد.   —Lactobacillus: شصت و چهار گونه دارد. معروفترین آنها  Lb. Bulgaricus است که جزء ترموفیل ها بوده و در دمای 45-50 درجه رشد می کند. در تولید ماست همراه با Streptococcus Thermophilus تولید پنیرهای موزارلا و به عنوان استارتر برای تسریع رساندن پنیر چدار کاربرد دارد.

استارترهای لبنی موجود در بازار:

  —Frozen Concentrated Starter Culture -1 :

—این نوع استارتر از تغلیظ باکتری های استارتر و انجماد بسیار سریع در دمای پایین ( بدلیل آسیب ندیدن سلول های باکتری های استارتر و تشکیل کریستال های ریز یخ ) بدست می آید. این استارتر می بایستی در دمای 45- درجه سانتی گراد نگهداری و تا زمان مصرف نیز در این دما بماند. این نوع استارتر منجمد برای انواعی از استارترها که تحمل لیوفلیزه کردن را ندارند مناسب است. همچنین به دلیل نیاز به دمای بسیار کم , برای کارخانجات لبنی که نزدیک کمپانی تولید کننده استارتر هستند مناسب است.

  Freeze dried Starter Culture -2:

این استارتر به شکل پودر و گرانوله بوده که پس از کشت سلول های باکتریایی استارتر در کارخانجات تهیه استارترلبنی آنها را بسیار سریع منجمد کرده و آبی که به شکل کریستال های یخ درآمده در خلاء مستقیم تصعید و به بخار تبدیل و پودر بدست آمده در پاکت های آلومینیومی بسته بندی شده و برای مصارف کارخانجات لبنی ارسال می شود. این نوع استارتر باید در دمای 18- درجه سانتی گراد نگهداری شود. —از این نوع استارتر ابتدا در کارخانجات لبنی مایه به شکل Bulk تهیه شده که این استارتر به عنوان مایه جهت شیر ماست بندی یا پنیرسازی مصرف می شود. این استارتر امروزه در سایزهای مختلف جهت افزودن به 10-2000 لیتر شیر در بازار موجود است. در قدیم این استارترها در سایزهای کوچکتری برای تهیه مقدار 1 تا 5 لیتر استارتر مادر تهیه می شد که از این استارتر حدواسط و سپس بالک بوجود می آید ولی امروزه به دلایلی که بعدا در خصوص مزایای استفاده از استارترهای Direct یا مستقیم خواهد آمد, از روش تهیه استارتر مادر کمتر استقبال می شود.

Freeze Dried Concentrated Starter Culture -3:

—نام های دیگر این استارتر عبارتند از: —D.V.S ( Direct Vat Set ) —D.I.P ( Direct In Product ) —D.V.I ( Direct Vat Inoculation ) —D.I.V ( Direct In Vat ) —این استارتر نظیر استارترهای Bulk به شکل پودر گرانوله بوده از طریق فرایند لیوفیلیزاسیون ( خشک کردن انجمادی ) تهیه میگردد. این استارتر که تراکم باکتریایی بیشتری نسبت به استارترهای Bulk دارد میبایستی در 18- درجه سانتی گراد نگهداری گردد. این استارتر بدلیل تراکم باکتریایی بالاتر از Bulk به شکل مستقیم در محصول افزوده می شود و نیاز به تهیه استارتر Bulk یا حدواسط در کارخانجات نمی باشد.

مزایای استفاده از استارترهای Direct به جای استارتر

Bulk : —۱- راحتی کاربرد و استفاده از آن —2- عدم ضایعات استارتر تهیه شده اضافی که در Bulk داریم در این نوع استارتر نداریم —3- عدم نگرانی در خصوص تهیه استارتر —4- یکنواختی تولید اسید و قوام محصول از بچ به بچ دیگر بدلیل ثبات ترکیب و بالانس باکتریایی همچنین عدم ترش شدن و… —5- از لحاظ Activity و میکروبی کاملا تست شده است. —6- جلوگیری از ورود میکروارگانیزم های نظیر کپک , مخمر و فاژ در حین تهیه استارترBulk. 7- صرفه جویی در هزینه تهیه و استفاده از استارتر Bulk: (a حذف لوازم تهیه و جابجایی استارتر نظیر تانک , پمپ , اتاقک استارتر, فیلتر Hepa و… —(b حذف هزینه های تعمیر و نگهداری تجهیزات تهیه استارتر —(cحذف هزینه شیر یا پودر شیر خشک یا محیط های کشت مخصوص تهیه استارتر. —(d حذف هزینه های انرژی که صرف استریل کردن و سرد کردن محیط Bulk می شود. —(e حذف هزینه C.I.P تجهیزات Bulk —(f حذف هزینه کنترل کیفیت استارترBulk —(g حذف هزینه اپراتور تهیه استارتر Bulk —(h حذف هزینه ضایعات احتمالی محصول. —(i حذف هزینه تصفیه فاضلاب مربوط به تهیه استارتر Bulk

نحوه تهیه استارتر در کمپانی های تولید استارترهای لبنی:

  —در قدیم استارترهای مایع در شیر استریل رشد داده می شدند ( همراه با Caco3 برای بالا بردن PH و افزایش تعداد باکتری ها ) و پس از سرد شدن به کارخانجات فرستاده می شدند. —در مرحله بعد استارترها پارچه های استریل صاف شده و روی کاغذ پاراچمنت استریل می ماند و در 15- 18 درجه خشک می شدند سپس خورد و در بطری استریل جهت مصرف در کارخانجات فرستاده ، که قبل از استفاده چند بار باید پاساژ داده می شد.  این کار از سال 1905 تا 1950 بر قرار بود. این استارترها میزان کمی اسید تولید می کردند. —برخی کمپانی ها نیز استارترها را در شیر استریل می ریختند و بدون طی اینکوباسیون در 20- درجه سانتی گراد منجمد و به کارخانجات می فرستادند. در کارخانجات به مدت 18 – 24 ساعت در 23 درجه سانتی گراد می ماندند و پس از لخته شدن به عنوان Intermediate Culture مصرف می شدند. در سال 1914 برای اولین بار فردی به نام Rogers از لیوفیلیزاسیون برای تهیه استارترهای Freeze Dried استفاده کرد.

مراحل تهیه استارتر

Freeze Dried : 1- تلقیح و رشد باکتری ها تحت شرایط مناسب چون میکرواورگانیزم ها در این مرحله به انجماد و Freeze Drying مقاومند.

—2- تغلیظ سلول ها ( توسط سانتریفیوژ)

UF ) —3- اختلاط سلول های تغلیظ شده با Cryoprotectant برای جلوگیری از صدمه دیدن حین انجماد.

—4- انجماد

—5- خشک کردن تحت خلاء

—6- بسته بندی تحت شرایط اسپتیک در غیاب اکسیژن یا حضور N2

نحوه تهیه استارتر در کارخانجات لبنی: 

—امروزه در کارخانجات لبنی دو نوع استارتر مصرف می شود:   —Direct ( مستقیم ) —Bulk  ( غیر مستقیم )     Direct:   —استارترهای Direct مستقیم به شیری که جهت پنیرسازی یا تهیه ماست آماده شده است افزوده میگردد. این استارترها بسته به سایزی که روی پاکت ذکر شده برای حجم مشخصی از شیر کاربرد دارد و در حین پر شدن تانک فرآوری از شیر پاستوریزه و زمانی که شیر به همزن تانک رسید استارتر به شیر افزوده می شود و مدت کمی نیز پس از پر شدن کامل تانک نیز همزدن ادامه دارد تا وقتی که اطمینان حاصل شود پودر به طور یکنواخت در داخل شیر پخش شده است و پس از آن بسته بندی یا ادامه فرایند دنبال میگردد. معمولا استارترهای مایع بالک PH را دیرتر کاهش می دهند. این امر طولانی بودن زمان جهت آبگیری استارتر و آداپتاسیون با شرایط محیطی لازم است.   Bulk :   —این استارترها بر خلاف Direct به طور مستقیم به شیر جهت تهیه محصول افزوده نمی شوند. ابتدا از این استارترهای پودری , استارتر بالک مایع تهیه شده و سپس از آنها به شیر افزوده می شود.

برای تهیه استارتر بالک در کارخانجات لبنی می توان از سه محیط زیر سود جست:

—Phage Inhibitory Media (a : از مواد جامد شیر + فسفات یا سیترات ( جهت چلاته کردن Ca2+ که برای تکثیر فاژها ضروری است ) + عصاره مخمر ( برای تسریع رشد L.A.B که توسط کارخانجات تهیه استارتر تهیه می شود.

—(bشیر اسکیم بازساخته

—(c شیر پس چرخ با کیفیت عالی که عاری از آنتی بیوتیک بوده و ورم پستانی نباشد.

—هر کدام از این محیط های کشت را باید ابتدا در دمای 85 – 90 درجه سانتی گراد به مدت حدود30 – 45  دقیقه حرارت داد و سپس تا دمای تلقیح سرد کرد. ( دمای تلقیح برای مزوفیل ها 20 – 30 درجه سانتی گراد و برای ترموفیل ها حدود 37 – 45 درجه سانتی گراد است ). سپس کل بسته استارتر را باید به آن افزود تا عمل تخمیر آغاز گردد. پس از گذراندن زمان تخمیر و رسیدن PH مطلوب استارترها , اگر بخواهند از استارتر تا 6 ساعت بعد استفاده کنند آن را تا دمای 10 – 12 درجه در غیر اینصورت تا حدود 4 درجه سرد می کنند ولی هر استارتری ( چه مزوفیل و چه ترموفیل ) دمای اپتیممی دارد که با تجربه بدست می آید و باید در پاساژها ثبات دمایی وجود داشته باشد.

دلایل احتمالی غیر فعال بودن استارترها: 

—نگهداری استارتر به مدت زیاد —نگهداری در دمای بالا —دمای نا مناسب تخمیر   —Over Acidification —حمله فاژ  Bacteriophages:  —باکتریوفاژها ( در زبان یونانی  , خورنده باکتری های میله ای ) ویروس هایی هستند که در هر جای طبیعت وجود داشته به باکتری ها حمله کرده و با غلبه بر متابولیسم سلول میزبان آنها را وادار به ساختن فاژی مثل خود می کنند. —اعمال اصلی بیوشیمیایی و تکنولژیکی استارترها ( تولید اسید لاکتیک , پروتئولیز , ایجاد ترکیبات طعمی …) را به شدت تحت تاثیر قرار داده و باعث افزایش زمان تولید محصول , کاهش کیفیت محصول و در نهایت از بین رفتن محصول می شود.     تکثیر فاژها:   —توسط سلول های میزبان انجام می شود و مراحل آن عبارتند از: —

چسبیدن فاژ به باکتری ( این مرحله نیاز به کلسیم دارد ) —تزریق DNA فاژ به درون سلول میزبان: —(a اگر فاژ Virulent باشد : متابولیسم سلول میزبان را متوقف کرده و سلول را وادار به ساختن DNA فاژ می کند. فاژهای جدید تشکیل و آنزیم های لیز کننده ی خود فاژ که بیشتر از نوع لیپاز هستند سلول میزبان را لیز کرده و به محیط رها می شوند. —b) اگر فاژ Themperate باشد : در این نوع فاژ DNA پس از تزریق جزو ژنوم سلول میزبان شده ولی سلول لیز نمی شود. DNA این فاژ که جزو ژنوم سلول می شود Prophage نام دارد.

کنترل عملی باکتریوفاژها در صنایع لبنی:

(1تیمار حرارتی 85-90 درجه سانتیگراد به مدت 45 تا 30 دقیقه برای تهیه محیط کشت استارتر (2کاهش پاساژ (3استفاده از استارتر Direct (4جدایی محل استارتر از تولید و دور از رفت و آمد (5تهویه مناسب هوای محیط (6کنترل پاستوریزاتورها ، پلیت ها ، گسکت ها و… (7کنترل کف زمین سالن تولید (8کنترل آبکشی ، دما ، و قدرت محلولهای ضدعفونی کننده در C.I.P (9اعمال اقدامات اصلاحی برای مکان هایی که احتمال وجود فاژ در آنها می رود.

بازدیدها: 14