مقاله استارترها در صنایع لبنی

[helma.b 3345]

مقدمه:

با مصرف برخی مواد توسط میکروارگانیزم و تبدیل آن به مواد دیگر ( که میکروارگانیزم این عمل را به منظور رشد و بقا و تولید مثل خود انجام می دهد ) تغییراتی در محل رشد آنها رخ می دهد : به عنوان مثال زمانی که باکتری های خاصی که تحت عنوان باکتری های اسید لاکتیکی ( LAB=Lactic acid bacteria ) در شیر رشد کنند قند شیر ( لاکتوز ) را به اسید لاکتیک تبدیل می کنند که نتیجه آن اسید شدن محیط است که به صورت کاهش pH دیده می شود . این باکتری ها می توانند به طور ناخواسته در شیر موجود داشته باشند و یا به طور کنترل شده توسط ما و بدلیل انجام تغییرات مورد نظر ما به شیر اضافه شده باشند . درpH مشخصی که حدود 7/4 تا 6/4 می باشد شیر منعقد شده و یک شبکه پروتئینی تشکیل می گردد که همان ژل ماست است ( این در صورتی است که افت pH بدلیل فعالیت باکتریهای خاصی باشد که ما جهت تبدیل شیر به ماست به شیر اضافه کرده باشیم )

در واقع با رشد میکروب هایی که ما به صورت انتخابی به شیر اضافه کرده ایم پروتئین منعقد شده و در کنار تولید اسید ، مواد عطری طعمی خاصی که همان عطر و طعم ماست را بوجود می آورند توسط این باکتریها تولید می شوند .در واقع با عمل انعقاد درpH های ذکر شده شیر به ماست تبدیل می گردد و این همان زمانی است که فعالیت میکروارگانیزم هاکافی بوده و جهت ممانعت از رشد و تکثیر اضافی آنها بایستی محصول را سرد کرد . هرچند رشد این مجودات در طول دوره سرمایش و حتی در زمان حضور محصول در سردخانه و در بازار ادامه می یابد و رفته رفته باعث اسیدی تر شدن ( ترش شدن ) محصول خواهد شد.در برخی از مواد مثل تولید ماست ها باکتری های مطلوبی را به صورت کنترل شده و آگاهانه جهت ایجاد این تغییرات به شیر می افزاییم و چون این موجودات فرآیند تخمیررا آغاز یا استارت می کنند به آنها باکتریهای آغاز گریا استارتر (Starter ) می گویند و از آنجا که در دانش میکروبیولوژی به میکروارگانیزمهای زنده حاضر در یک محیط رشد اصطلاحاً کشت یا اصطلاحاً کشت یا کالچر ( Culture) می گویند به این موجودات Starter Culture می گویند که به معنی گروهی از میکروبهای زنده و قابل رشد و تکثیر هستند که می توانند نوعی خاص از تخمیر را که در مورد نظر می باشد شروع کنند .

بدیهی است که هر گروه از میکروارکانیزم ها دارای الگوی تخمیری مخصوص به خود است یعنی مواد خاص را می تواند مصرف کند و همچنین توان تولید موارد خاص را دارد . ( دقیقاً مانند موجودات پیشرفته تر مثل انسان که رژیم غذایی مشخص دارد و موارد دفعی معینی نیز ایجاد می کند ) در مثال خاصی که بیان گردید باکتریها از الگوی تخمیری لاکتیکی استفاده می کنند که محصول عمده آن اسید لاکتیک است این نوع تخمیر لاکتیک باشد الگوی تخمیری را Home و یا بطور ( Homo fermentative) گفته و میکروگانیزم مربوط را Homo fermentative می گویند .اگر در کنار اسید لاکتیک مواد دیگری نیز در مقادیر قابل توجه تولید شود الگوی تخمیر را Hetero و یا بطور کامل (Hetero fermentative) می گویند و میکروگانیزم مربوطه Hetero fermentative نامیده می شود .پس استارتر ها از انواعی از میکرو گانیزم ها تشکیل می شود . در صورتی که بدانیم نام میکرو گانیزم های موجود در استارتر چیست به این نوع استارتر ، استارتر معلوم یا تعریف شده ( Defined) می گویند و اگر ندانیم که چه میکروارگانیزم هایی در استارتر وجود دارند به آن نامعلوم ، نامشخص یا تعریف نشده (Undefined) می گوییم . توجه داشته باشید که در این مورد ما فعالیتی را که استارتر انجام می دهد می دانیم اما نام میکروگانیزم ها را نمی دانیم ولی به هر حال استارتر کالچر تغییر یا تبدیلی را که ما بدنبال آن هستیم انجام می دهد .

استارتر کالچرها می توانند از انواع مختلف میکرو گانیزم ها ساخته شده باشند . این میکروارگانیزم ها قارچ یا باکتری هستند و قارچها می توانند مخمر یا کپک باشد ( به عنوان مثال در تولید محصول لبنی کفیر از مخمرو در تولید پنیر های خاصی که روی آنها کپک خوراکی رشد می کند از کپک ها استفاده می شود ) باکتریها نیز معمولاً در بحث استارترها بر اساس دمای رشد تقسیم بندی می شود که می توانند مزوفیل ( یا میانه دوست ) باشند که بهترین دما برای رشد و فعالیت آنها در محدوده 25 تا 37 می باشد و می توانند ترموفیل (گرما دوست ) باشند که در محدوده دمایی 39 تا 46 بیشترین رشد و فعالیت را دارند .استارتر های تجاری باکتریها یی تجاری همیشه یا ترموفیل و یا مزوفیل هستند . ( به جزء یک نوع خاص ترکیبی که به آن اشاره خواهد شد . )استارترهای مزوفیل – استارتر های مزوفیل در صنعت لبنیات در پنیر سازی کاربرد دارند و در دو مرحله ایفای نقش می کنند . نخست در مرحله قبل از اضافه شدن آنزیم رنت اضافه شده تا محیط را اسیدی کرده و برای فعالیت آنزیم مهیا کنند به این فعالیت اولیه گفته می شود و پس از مرحله رسیدگی پنیر که واکنش های فیزیک و شیمیایی مربوط به رساندن پنیر را انجام می دهند و خصوصیات ویژه پنیر مورد نظر را بوجود می آورند . به این مرحله از فعالیت آنها فعالیت ثانویه کفته می شود .استارترهای مزوفیل باکتریایی همچنین در تهیه محصولاتی مثل خامه ترش ( خامه کشت داد شده ) و کره ترش ( کره کشت داده شده) بکار می روند .یکی از خصوصیات مهم و کاربردی یک استارتر مزوفیل توان تولید ماده عطری طعمی بنام (‌دی استیل )‌می باشد که طعم خاصی دارد که همان طعم خامه و یا کره می باشد .باکتری های مز.فیل معمولاً دی استیل را تولید بوسیله واکنش خاصی که روی سیترات می دهند تولید می کنند و لذا به این گروه از باکتریها سیترات مثبت ( Citratet)‌می گویند .

برخی گرو های باکتریایی ( در واقع بعضی جنس های باکترییایی )‌توان انجام این واکنش ها را دارند . 2 گروه عمده از این باکتریها عبارتند از :1)برخی از لاکتوکوکوس ها (نام جنس) مانند لاکتوکوکوس دی استیلاکتیس2) برخی از لوکونوستوک ها ( نام جنس )اگر تولید دی استیل در یک استارتر بوسیله گروه اول انجام شود استارتر را نوع D می گویند ( به علت وجود حرف D در ابتدای نام دی استیلاکتیس که نام گونه است چون تمام گونه های جنس لاکتوکوکوس این تونایی را ندارند )اگر تولید دی استیل در یک استارتر بوسیله گروه دوم انجام می شود به آن استارتر نوع L می گویند . ( به علت وجود حرف L در ابتدای نام جنس لوکونوستوک )اگر در یک استارتر هر دو نوع باکتری وجود داشته باشند و دی استیل بوجود آمده حاصل فعالیت هر دو نوع باشند آن را DL می گویند و اگر استارتر بطور کلی دی استیل تولید نکند آن را نوع O می گویند .گاهی برای ایجاد ویژگی ها ی خاصی می توان یک باکتری ترموفیل را به استارتر مزوفیل اضافه کرد که در این صورت استارتر DLT نامیده می شود. (حروف T از ترموفیل گرفته شده است .)بدیهی است که تولید مواد بطور طبیعی در استارتر مزوفیل یک ویژگی جنبی بوده ( که البته مهم می باشد ) اما ویژگی اصلی این استارتر همانا انجام تخمیر لاکتیکی و تولید اسید می باشد .تولید اسید و تولید مواد عطری طعمی دو ویژگی مهم استارتر های مزوفیل بوده که در انتخاب آنها سرعت و قدرت اسید سازی و توانایی تولید مواد عطری طعمی و سرعت و قدرت آن مد نظر قرار می گیرد .منظور از سرعت ، زمان لازم برای تولید اسید ( یا ماده عطری طعمی ) و منظور از قدرت ،مقادیر تولید شده اسید یا مواد عطری طعمی می باشد .در مورد تولید اسید باید گفت که باکتری ها نمی توانند بطور نا محدود تولید اسید کنند بالاخره با افت PH تا میزان مشخصی محیط برای خود آنها نا مساعد شده و شروع به از میان رفتن و کاهش تعدادمی کنند و اینجا همان PH خاصی است ( که معمولاً به صورت یک محدوده باریک است ) که PH محصول در آن بیشتر پایین نمی آید . این قدرت تحمل اسید بستگی به نوع باکتری دارد و لذا قدرت مقاومت به اسید در باکتری های یک استارترمشخص کننده میزان اسید نهایی ( و یا حداقل PH ) است که یک محصول که محتوی آن استارترهاست می تواند به آن برسد .پس ادامه اسید سازی استارترها به نوع آنها بستگی دارد و همچنین تابع شرایط نگهداری محصول خواهد بود . به این اسیدی شدن پس از انعقاد اصطلاحاً Post acidification می گویند که پارامتر مهمی در انتخاب یک استارتر محسوب می شود ( خصوصاً در مورد استارترهای محصولی مانند ماست یا دوغ که البته استارتر آنها به گروه ترموفیل ها تعلق دارند .استارترهای ترموفیل – استارترهای ترموفیل در صنعت بیشترجهت تولید ماست و دوغ به کار می روند و نقش آنها تولید اسید ( و افت PH ) و تولید مواد عطری طعمی و همچنین مشارکت در ایجاد بافت محصول می باشد .

در استارتر های ترموفیل همیشه باکتری استرپترکوکوس ترموفیلوس (که به آن استرپتوکوکوس سالیواریوس هم می گویند ) همواره با یک لاکتوباسیوس ترموفیل که معمولاً لاکتوباسیلوس بولگاریکوس است بکار می رود بین این دو باکتری رابطه تشدید کنندگی (Synergistic ) بر قرار است یعنی حضور آنها در کنار یکدیگر باعث می شود که هر کدام در مقایسه با وقتی که به تنهایی وجود دارند یهتررشد و فعالیت کنند . (‌برعکس این حالت را که در آن دو باکتری با رشد یکدیگر برای یکدیگر مزاحمت و خصومت ایجاد می کنند را خاصیت ممانعت کنندگی یا ( Antagonistic) می گویند که بین باکتری های لاکتیکی و به عنوان مثال برخی باکتر یهای دیگر وجود دارد و به آن آنتاگونیسم لاکتیکی می گویند .بدیهی است که در برخی از خصوصیات و ایجاد برخی شرایط استرپتوکوکوس بر لاکتوباسیوس برتری دارد و در برخی از موارد بر عکس لاکتوباسیلوس نسبت به استرپتوکوکوس قدرت بیشتری دارد .

به عنوان مثال لاکتوباسیلوس در تولید مواد عطری و طعمی و خصوصاً ماده ای به نام ( استالدهید ) که ماده اصلی عطری و طعمی ماست است از استریتوکوکوس است . همچنین قدرت تولید اسید آن بیشتر از استرپتوکوکوس است و PH پایین تری را تحمل می کند . پس نقش آن در اسیدی شدن پس از انعقاد بیشتر از استرپتوکوکوس است . اما استرپتوکوکوس با تولید برخی ترکیبات پلی ساکاریدی که چون پس از تولید این موارد در درون سلول خود آنها را به بیرون از سلول ارسال می کند به آنها اگزوپلی ساکارید ( Exopolysaccharide=EPS ) می گویند باعث غلیظ شدن محیط شده و در ایجاد بافت در محصول نقش دارد . پس در انتخاب یک استارتر ترموفیل سه پارامتر مهم را در نظر می گیریم .1)توانایی تولید اسید و همچنین اسید سازی پس از انعقاد2) توانایی تولید مواد عطری طعمی3) توانایی ایجاد بافت در محصول ( که اغلب از طریق اگزو پلی ساکارید صورت می گیرد)

دمای بهینه رشد لاکتوباسیلوس حدود 45 و دمای بهینه رشد استرپتوکوکوس حدود 39 می باشد .لذا در دماهای 42 تا 43 درجه سانتی گراد سرعت رشد این دو باکتری تقریباً مساوی است و باعث تغییر خصوصیات استارتر و نسبت این دو باتری در استارتر نمی شود اما هر جه دما به سمت بالاتر از 42 تا 43 حرکت کند شرایط برای رشد لاکتوباسیلوس مناسب تر شده بر عکس هرچه به سمت کمتر از 42 تا 43 افت کند باعث بهتر شدن شرایط برای رشداسترپتوکوکوس می شود . پس در دماهای بالا سرعت اسید سازی بیشتر است و عطر و طعم قویتری بوجود می آید ولی تولید EPS کمتر است . البته در ایجاد این عوامل بوسیله یک استارتر هم ترکیب اولیه استارتر ( نوع استارتر انتخاب شده ) نقش دارد و هم شرایط رشد استارتر ( مثلاً در هنگام تکثیرهای متوالی و به منظور آماده سازی و یا تکثیر در محصول ) تولید کنندگان تجاری استارتر ها انواعی از استارترها را برای رسیدن به مقاصد مختلف طراحی و عرضه می کنند و شرایط رشد بهینه هر کدام را مشخص می نمایند .

1- 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.

2-ایجاد عطر و طعم:

ماست: استالدئید , استات و … ( عطروطعم در ماست نتیجه سه عامل:الف) اسیدیته یا ترشیب) وجود استالدئیدج) قابض بودن یا گسی می باشد.

پنیر: دی استیل , استات , و…

3- 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.

[helma.b 3345]

استارترBulk و Direct

استارتر های تجاری (چه در فرم مزوفیل وچه در ترموفیل ) همیشه یا به صورت غیر مستقیم (Bulk) یا مستقیم ) Direct Vat Set = DVS) هستند . یک استارتر DVS احتیاجی به مراحل آماده سازی ندارد و آن را بطور مستقیم درون محیط رشد ( که بعداً تبدیل به محصول خواهد شد مانند شیر که پس از رشد استارتر به ماست تبدیل می شود ) می ریزند . به این کار تلقیح (Inoculation ) می گویند . اما یک استارتر غیر مستقیم را باید قبل از استفاده در تولید آماده سازی کرد یعنی آن را در چند نوبت تکثیر کرد . معمولاً استارتر نوبت اول را که با اضافه کردن استارتر پودری به محیط رشد بدست می آید را استارترمادر یا اولیه (Mother ) یا ( Primary ) می گویند . استارتر نوبت دوم را که از پخش کردن استارتر نوبت اول در محیط رشد بدست می آید را استارتر ثانویه یا حد وسط ( Secondary ) یا ( Intermediate ) و استارتر سوم را که از توزیع در رشد استارتر نوبت دوم در محیط رشد به دست می آید را استارتر تولیدی یا صنعتی و یا استارتر تولید انبوه ( Bulk or Industrial ) می گویند که در تولید از آن استفاده می شود.هزینه استارتر های توده (‌Bulk )همیشه کمتر از هزینه استارتر های مستقیم ( Dvs ) است ولی چون تکثیر آنها (‌که معمولاً به تحت عنوان پاساژ دهی یا پاساژ سازی معروف است )‌کاری هزینه دار بوده و به پرسنل مجرب و آموزش دیده و شرایط خاص نیاز دارد و کنترل چند مرحله تکثیر هم از دیدگاه امکان آلوده شدن استارتر به موجودات ذره بینی ناخواسته و هم از دیدگاه تغییر نسبت باکتری ها بسیار مشکل است و نیاز به مکان ها و مخازن مخصوص تحت کنترل دارد . علاقه تولید کنندگان صنعتی به استفاده از استارتر های متقیم در به افزایش است هر چند هزینه های آن و برخی موارد و در تولیدهای سنگین بسیار بالا است اما ریسک آن بسیار کمتر است . انتخاب استارتر توده یا مستقیم از مهمترین تصمیمات استراتژیک سیستم مدیریتی یک کارخانه تولید محصولات تخمیری است .در مرحله پاساژ دهی از محیط های مناسب رشد و تکثیر استارترها استفاده می شود که ساده ترین آن شیر پس چرخ می باشد و گاهی به جای آن از شیر باز ساخته (‌محلول 12 درصد شیر خشک در آب که معمولاً آب مقطرمی باشد ) استفاده می شود . همچنین امروزه محیط های رشد خاص برای چنین مقاصدی به بازار عرضه شده است و برخی تولید کنندگان تجاری چنین محیط هایی را عرضه می کنند .مهمترین مساله در مورد محیط رشد عدم وجود بازدارنده های رشد میکروبی مانند آنتی بیوتیک در درون آن است چون در صورت وجود مانع رشد و تکثیر استارتر ها خواهد شد . استارتر در هنگام رشد در شیر قند شیر ( لاکتوز ) را به عنوان منبع اصلی تولید انرژی مورد استفاده قرار داده و بر اساس الگوی متابولیک خود ( یعنی اینکه از چه مواردی به عنوان ماده اولیه جهت ماده سازی استفاده کند و آن را با چه روشی یا روشهایی – یعنی کدام واکنش های شیمیایی – به چه مواردی تبدیل کند ) آنها را به مواردی تبدیل می کند که مهمترین آن اسید لاکتیک است . برخی از باکتری هایی که لاکتوز استفاده می کنند محصول نهایی آنها حدود 90 درصد اسید لاکتیک می باشد . به این الگوی متابولیکی هوموفرمنت می گویند .( متابولیزم = سوخت و ساز– مصرف برخی موارد برخی موارد ساختن برخی مواد به منظور کسب انرژی و رشد ) . اگر حدود 50 درصد ماده تولید شده اسید لاکتیک و 50 درصد دیگر مواد دیگر باشد الگوی متابولیک را هتروفرمنت می گویند.( اصطلاحاً هومولاکتیک و هترولاکتیک هم دراین مورد به کار می روند) البته معمولاً در انتخاب یک استارتر صنعتی به این مساله چندان توجه نمی شود.

تکثیر استارترها

بدیهی است که جهت رشد و تکثیر استارترها باید شرایطی از نظر مواد غذایی و شرایط رشد برای آنها مهیا کنیم . به این منظور از محیط های که مغذی که pH آنها برای رشد استارتر مناسب است و همچنین فعالیت آبی مناسب داشته و مواد ضد رشد میکروبی در آنها نسبت استفاده می کنند و جهت تامین شرایط دمایی محیط رشد را که به آن اضافه شده در شرایط دمایی مناسب برای همان استارتر نگهداری می کنند به این دوره نگهداری اینکوباسیون می گویند و می تواند در حجم های کوچک در انکوباتور و یا گرم خانه نگهداری شود و یا در درون تانکهای 2 جداره بزرگ که امکان حفظ دما در آنها وجود دارد نگهداری می گردند . زمان کافی برای انکوباسیون را به اندازه گیری pH یا اسیدیته تعیین می نمایند .وجود برخی مواد مانند ویتامین ها و آمینواسید ( واحدهای سازنده پروتئین ها)ونیتروژن غیر پروتئینی می توانند باعث تحریک رشد باکتریها شوند که به آنها محرک رشد می گویند . عواملی نیز وجود دارند که در رشد استارترها خلل ایجاد کرده و باعث ایجاد آسیب ها و ضایعات جبران ناپذیری در کارخانجات لبنی تخمیری می شوند که ذیلاً به آنها اشاره میشود .

عوامل ممانعت کننده رشد باکتریها:

1) آنتی بیوتیک ها

آنتی بیوتیک ( پادزیست ) ماده ای است که از رشد میکروبها جلوگیری می شود . همه می دانیم که این مواد را خود موجودات زنده تولید می کنند و به عنوان مثال پنی سیلین که شناخته ترین آنتی بیوتیک برای تمام ما می باشد توسط یک قارچ تولید شده و باعث عدم رشد و از بین رفتن بسیاری از باکتریها می شود ( که بسیاری از این باکتری ها بیماریزا هستند ) . آنتی بیوتیک ها همانطور که در مورد بیماریهای میکروبی به عنوان محافظت کننده به کار می روند در صنعت گاوداری نیز به منظور دهان بیماریهای میکروبی دام ( گاو یا گوسفند یا سایر دامهای شیر ده ) به کار می روند لذا می توانند در صورت بی توجهی وارد شیری که توسط یک دامداری به کارخانه ارائه می شوند شده و چون در شیر باقی می مانند در زمان تولید محصولات تخمیری ( یعنی محصولاتی که در آنها از استارتر استفاده می شود ) باعث عدم رشد استارترها می شوند . آنتی بیوتیک ها دارای چند نوع مهم می باشند .برای تشخیص اینکه یک شیر محتوی آنتی بیوتیک هست یا صفر می توان از قسمت انعقاد استفاده کرد ( یعنی در قسمت کوچکی از این شیر استارتر مورد نظر را تلقیح کرده مشاهده نموده که آیا در زمان مناسب لخته ای با pH اسیدیته مناسب و بافت مناسب می دهد یا صفر ؟) و یا از کمیت های تشخیص سریع که توسط برخی تامین کنندگان تولید شده اند و به آنها کمیت آنتی بیوتیک می گویند استفاده کرد کمیت های آنتی بیوتیک در زمان کوتاه وجود یک آنتی بیوتیک یا گروههای خاصی از آنتی بیوتیک ها در شیر نشان می دهند . در هنگام انتخاب یک کمیت تشخیص آنتی بیوتیک باید توجه کرد که این کمیت کدام گروه های آنتی بیوتیک ها را مشخص می کند .

 

2) فاژها

به طور ساده فاژها ویروس هایی هستند که باکتریها را مورد حمله قرار می دهند . این ویروسها می توانند به سلول باکتریها بچسبند و مواد ژنتیکی خود را به درون باکتریهای تزریق کنند و گاهی اوقات باعث ایجاد خصوصیات جدیدی در سلول باکتریایی شوند . همچنین گاهی در چند نسل همراه باکتریها تکثیر می شوند بدون اینکه در رشد و فعالیت های عادی سلول مشکل ایجاد کنند که در این حالت به آنها فاژ معتدل می گویند ( Temperate) اما این فاژ ها گاهی ناگهانی به صورت تهاجمی در آمده و سلول باکتری را متلاشی می کنند ( در این حالت به آنها Lysogenic یعنی عامل متلاشی شدن می گویند و به سلول متلاشی شده هم گاهی همین اصطلاح اطلاق می شود )در صورتی که چنین اتفاقی روی دهد چون سلول های باکتریهای استارتر از میان می روندنمی توانند فعالیت معمول خود را انجام دهند و محصول معیوب خواهد شد .فاژها همیشه میزبان های بخصوصی دارند و یک گونه باکتریایی یا زیر گونه هایی خاص از یک گونه باکتریایی را مورد حمله قرار می دهند . لذا در صورتی که یک استارتر از چند زیر گونه ( Strain ) ساخته شده باشد و اصطلاحاً Multiple strain باشد مقاومت بیشتری در برابر فاژها خواهد داشت . استارترهای تک زیر گونه یا تک سویه را Single strain می گویند که ریسک حمله فاژ به آنها بیشتر است اما معمولاً استفاده های تحقیقاتی دارند و در مقیاس صنعتی چندان متداول نیستند .بهترین روش برای حذف یک فاژ حذف موقت میزبان آنها از محیط می باشد لذا در کارخانه ها علاوه بر بکارگیری شرایط مناسب از نظر نظافت و ضد عفونی باید هر از مدتی استارتر را تعویض کرد و استارتر بسیار مشابه با آن اما متفاوت از نظر سویه های ( و زیرگونه های ) باکتریایی را جایگزین کرد و مجدداً پس از مدتی استارتر قبلی را استفاده کرد . به عنوان مثال می توان در یک کارخانه مدت 20 روز از یک استارتر و 5 روز از استارتر آلترناتیو( جایگزین مشابه ) استفاده کرد و سپس مجدداً به استارتر اصلی برگشت . این کار ریسک آلوده شدن به فاژ را شدیداً کاهش می دهد . از علائم آلوده شدن یک استارتر در فاژ در شرایطی که آلودگی تازه رخ داده است و تمام باکتریها هنوز آسیب ندیده این است که محصول به طور نامنظم دچار افت کیفیت می شوند و در مراحل پیشرفته تر کل محصول معیوب خواهد شد .

3)باقی مانده مواد شوینده و ضد عفونی کننده

تمام مواد ضد عفونی کننده و انواع زیادی از مواد شوینده حاوی ترکیبات میکروب کش هستند که در صنعت جهت رفع آلودگی های میکروبی و از میان بردن میکروبها ی مزاحم بیماری زا و فساد زا به کار میروند اما در صورتی که مقداری ازاین مواد ( مانند کلویا ترکیبات آمونیوم 4 ظرفیتی و یا ترکیبات در مخازن و مسیرها و دستگاه های پرکن باقی بمانند می توانند از رشد و تکثیر طبیعی استارترها نیز جلوگیری کنند . ین مواد که با نام های مختلفی بفروش می رسند ( به توجه کنید ) در مقادیر و غلظت های بسیار کم در حد قسمت در میلیون ( پی پی ام ) می توانند رشد استارتر ها را ممانعت کنند . لذا پس از استفاده از آنها آبکشی و یا تخلیه آنها بوسیله آب جوش یا بخار به عدم ماندگاری آنها کمک می نماید .

4)سایر ممانعت کنندها

ممانعت کننده های طبیعی رشد میکروب ها نیز در شیر وجود دارند که گرچه نقش آنها در ممانعت از رشد میکروبی به اندازه 3 مورد ذکر شده فوق نیست اما به حال توجه آنها ضروری است . به به ترکیبات ممانعت کننده رشد میکروبی که در شیر وجود دارند به طور عمومی و کلی لاکتنین ( Lactenin) می گویند که نام شیمیایی یک ماده مشخص نیوده و یک نام عمومی است . از لاکتنیین های معروف می توان ازنام برد همچنین برخی باکتریها می توانند مواردی را از خود ترشح کنند که روی سایر باکتریها تاثیر کشندهداشته باشند . به این ترکیبات نیز باکتریوسین می گویند که جزء ممانعت کننده های رشد میکروبی بحساب می آیند .همچنین در شیرهایی که از دام مبتلا به ورم پستان ( ماستیت یا Mastitis) گرفته شده باشند همیشه سلول های آسیب دیده و کشته شده بافت های بیماردام که به آنها سلول های سوماتیک می گویند وجود دارد . علاوه بر اینکه شیرهای ورم پستانی از نظر مواد موجود در آنها نیز جهت تولید محصول با کیفیت مناسب نمی باشند اما در برخی از انواع سلول های سوماتیک که در شیرهای ورم پستانی یافت می شود آنزیم هایی وجود دارد که باعث ممانعت از رشد باکتریها و در نتیجه استارتر ها می شود . (مانند سلولهایی بنام پلی مورفونوکلئویست ها) از دیگر ممانعت کننده ها می توان ازلیزوزیم( که آنزیمی است که در بزاق وجود دارد و روی باکتریهای گرم مثبت که باکتریهای لاکتیکی نیز از آن دسته هستند تاثیرمی کند ) نیترات ها و نیتریت ها ، نگهدارنده ها ،‌مواد رادیو اکتیو ،‌افلاتوکسین (‌که یک سم مهم است از برخی گونه های قارچی ترشح می شود ) عنصر کادمیوم ، فسفات ها و … نام برد.

[helma.b 3345]

انواع استارترها

استارتر به طور کلی به میکروارگانیزمی که شروع کننده یک فرآیند تخمیری است گفته می شود ولذا هرمیکروارگانیزمی که بتواند یک واکنش شیمیایی مطلوب را برای ما هدایت کند یا انجام دهد استارتر به حساب می آید .استارتر ها خاص محصولات لبنی نیستند و در تولید برخی محصولات غیر لبنی مانند خیارشور و ترشی و مالت و ماءالشعیر حتی برخی سوسیس ها از فرآیند تخمیر استفاده می شود . اما استارترهای لبنی به گروهی از باکتریها تعلق دارند که چون از قند شیر یعنی لاکتوز استفاده کرد و اسید لاکتیک تولید می کنند به آنها باکتریهای اسیدلاکتیک می گویند .در طبقه بندی موجودات زنده طبقه بندی هایی وجو دارد که در چند طبقه تقسیم می شوند و به عنوان مثال بزرگترین طبقه بندی ، طبقه بندی کردن به 3 گروه بنام جانواران و گباهان و آغازیان است که به هرگروه یک سلسله می گویند .در هر سلسله رده های کوچکتری وجود دارد که شامل شاخه ، رده ، راسته ، خانواده ، جنس و گونه می شود .نام علمی یک باکتری ( و یا هر موجود زنده دیگر ) از نام جنس و نام گونه آن تشکیل شده است . چند جنس ، تشکیل یک خانواده و چند خانواده، تشکیل یک راسته را می دهند . درحال حاضر باکتری های لاکتیکی دارای 11 جنس می باشند که از میان این 11 جنس ، 4 ( و در برخی از منابع 5 ) جنس از آنها در ساخت استارتر های تجارتی مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از :1) جنس لاکتوکوکوس 2) جنس لوکونوستوک 3) جنس پدیوکوکوس 4) جنس استرپتوکوکوس 5) جنس لاکتوباسیلوسهمچنین جنس بیفیدیوباکتریوم به عنوان باکتری پروبیوتیک در استارترهای پروبیوتیک استفاده می شود .( لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس دیگرباکتری مهم پروبیوتیک است) .جنس پروپیونی باکتریوم نیز در تولید محصولاتی مثل پنیرهای سوئیسی کاربرد دارد .جنس بروی باکتریوم نیز در تولید بعضی پنیرها به کار می رود .استارترهای کپکی – کپک ها در تولید پنیر های نیمه نرم بیشترین کاربرد را دارند و عمل کرد اصلی آنها ایجاد عطر و طعم و مشارکت در بافت است . کپکهای مورد استفاده در تولید پنیرها را به دوگروه کپکهای سفید و کپک های آبی تقسیم می کنند . از گروه سفیدها می توان به پنی سیلیوم کا ممبرتی و از گروه های آبی می توان به پنی سیلیوم روکفورتی اشاره کرد .سایر کپکها مانند موکور ، آسپرژیلوس و جئوتریکوم و چند جنس دیگرکه در مقیاسهای بسیار کمتر مورد استفاده قرار می گیرند می باشند .استارترهای مخمری – هرچند که وجود مخمرها به طور کلی در فراورده های لبنی یک عامل منفی محسوب می شود ، ولی در برخی موارد نیز کاربردهایی دارد . اضافه کردن مخمر ها همراه با باکتریهای استارتر باعث ایجاد تخمیر مخمری – لاکتیکی در محصول می شو د. این نوع تخمیر محدود به تولید دونوع محصول به نام های کفیر و کومیس است . مخمرهای متعددی در دانه های کفیر شناسایی شده است . حتی در دانه های کفیر باکتریهای استیکی و لاکتیکی هم شناخته شده اند . مخمرهای شناخته شده در دانه های کفیربه جنس های ساکارومایسز و کلویورمایسز و کاندیدا و چند جنس دیگر تعلق دارند.

 

انواع کالچر از دیدگاه شکل فیزیکی:

1)ستارترهای مایع 2) استارترهای خشک

 

عوامل مهم در انتخاب استارتر

در انتخاب یک استارتر و یا ترکیبی ازچند استارتر به هدفی که از انتخاب استارتر داریم نگاه می کنیم . به عنوان مثال اگر به دنبال ایجاد عطر و طعم قوی در محصولی مانند ماست باشیم از استارتری بهره می گیریم که پروفایل تولید عطر و طعم آن قوی است و اگر به دنبال استارتر بافت دهنده مستقیم از از استارترهای که پروفایل بافتی قوی دادند استفاده می نماییم .چون معمولاً نمی توان استارتری را یافت که تمام خصوصیات مورد نظر را در حد کامل و بهینه فراهم نماید لذا معمولاً ترکیبی از استارترها را انتخاب می کنیم که هرکدام در یک یا چند خصوصیت مورد نظر ما مناسب هستند و ترکیب آنها منجر به تولید یک محصول با تمام ویژگی های مورد نظر ما خواهد شد .بدیهی است که تولید کنندگان استارترها برای هرکدام از استارترهای خود یک شرح مشخصات یا به عبارتی شناسنامه (Data Sheet) دارند که در آن درمورد خصوصیات استارتر توضیحات کاملی داده شده است (به عنوان مثال سرعت تولید اسید و حداقل pH که استارتر به آن می رسد به صورت نمودارهایی در شناسنامه استارتر وجود دارند ) همچنین بسیاری از تولید کنندگان دارای نمودارها ، جداول یا کدها یی هستند که پروفایل های مربوط به یک یا چند ویژگی استارتر را طبقه بندی می کنند . به عنوان مثال یک تولید کننده عدد 1 را برای نشان دادن عطروطعم قوی و2 را برای نشان دادن حالت متوسط و 3 را برای حالت ضعیف انتخاب نماید و مثلا ً A را برای بافت قوی و B را برای بافت متوسط C را برای بافت ضعیف معرفی کند .در مورد این تولید کننده استارتری که دارای کد 1B می باشد دارای عطر و طعم قوی و بافت متوسط خواهد بود . بدیهی است که معمولاً هیچ کدام از استارتر ها دارای حالت عالی در تمام خصوصیات نمی باشد . اگر چنین استارتری وجود داشت بدیهی است که تبدیل به تنها انتخاب همه مصرف کنندگان می شد .لیکن چون که چنین استارتری وجود ندارد مصرف کننده استارتر یبایستی ترکیب مناسبی از استارترهای موجود را تعریف نماید.همچنین باید به تفاوتهای بین استارترهای برندهای مختلف توجه داشت .

 

تولیدکنندگان تجاری استارترها

هرچند ممکن است نام برخی از تولید کنندگان تجاری استارترها در لییست زیر از قلم افتاده باشند اما معروف ترین تولید کنندگان استارترهای تجاری در دنیا به شرح زیر می باشند :1) کمپانی Danisco که استارتر را با نام تجاری Danisco تولید می نماید ( دانمارک )2) کمپانی کریستین هانسن دانمارک که استارترها را با نام تجاری CHR-Hansen تولید می نماید .3) کمپانی DSMهلند که استارتر را با نام تجاری Delvo تولید می نماید (هلند )4) کمپانی Bio Prox که استارتر را با نام تجاری Bio Prox تولید می نماید ( فرانسه )5) کمپانی Dalton ایتالیا که استارتر را با نام تجاری Dalton تولید می نماید (ایتالیا )6) کمپانی Clerice Sacco که استارتر را با نام تجاری Sacco تولید می نماید ( ایتالیا )7) کمپانی Lactina که استارتر را با نام تجاری Lactina تولید می نماید ( بلغارستان )8) کمپانی Maysa که استارتر را با نام تجاری Maysa تولید می نماید ( ترکیه )9) کمپانی Caminuxکه استارتر را با نام تجاری Caminux تولید می نماید ( اسپانیا )

 

متابوليسم در باکتري هاي استارترمتابوليزم لاکتوز

مهمترين فعاليت متابوليک باکتري هاي استارتر تخمير لاکتوز مي باشد که از ٣ راه اصلي مي تواند انجام شود.١. مسير هومولاکتات در باکتري هاي هوموفرمنتاتيو که محصول آن لاکتات است.٢. مسير هترولاکتات در باکتري هاي هتروفومنتاتيو که محصولات آن لاکتات، اتانول استات و دي اکسيد کربن است.٣. مسير بيفيدوس که محصولات آن لاکتات، استات و فرمات است.توليد استالدهيداستالدهيد ماده اصلي مولد عطر و طعم در ماست مي باشد. اين ماده که نام ديگر آن اتانال مي باشد ممکن است از مسيرهاي بيوشيميائي مختلف توسط استارترها پديد آيد که به چند نمونه از اين مسيرها اشاره مي شود.الف ) توليد استالدهيد از پيش ماده ي ترئونين که يک آمينواسيد مي باشد. مقدار اين آمينو اسيد در شير کم است ولي با عمل پرتئوليز توسط باکتري لاکتوباسيلوس افزايش مي يابد.ب ) تبديل پيروات توليد شده از گلوکز به استيل کوآنزيم A و سپس تبديل اين ماده به استالدهيد (مسير امبدن – مايرهوف )پ ) تبديل DNA و مشتقات آن به استالدهيد و گليسرآلدهيد.از جمله فعاليت هاي متابوليک مهم ديگر استارترها متابوليسم مواد نيتروژن دار و همچنين ماليک اسيد و کاتابوليسم آمينو اسيدهاست ( مانند تبديل ترئونين به استالدهيد که به آن اشاره شد ). در مورد متابوليسم مواد نيتروژن دار لازم به ذکر است که باکتري هاي لاکتيکي توانايي ساخت بسياري از آمينو اسيدها و ويتامين ها را ندارند بنابراين احتياجات غذايي زيادي دارند. متابوليسم مواد نيتروژن دار بوسيله آنزيم هاي پروتئيناز و پپتيداز انجام مي شود که انواع متنوع و متعددي دارند.

متابوليسم سيترات

متابوليسم سيترات توسط باکتري هاي ترموفيل لاکتيکي انجام نمي شود و جزء خصوصيات مهم متابوليک باکتري هاي استارترهاي مزوفيل محسوب مي شود. محصولات متابوليسم سيترات شامل استات،دي استيل، استوين، ٢ و ٣ بوتان دي ال و co² است. دي استيل مهمترين ترکيب عطري و طعمي است. استات نيز در عطر و طعم نقش دارد اما استوين و بوتان دي ال بدون عطر و طعم هستند.متابوليسم سيترات تحت تاثير PH نيز واقع مي شود. يک راه براي توليد بيشتر دي استيل اضافه کردن سيترات به صورت سيترات سديم خوراکي به شير در حدود ٣/٠ درصد مي باشد.

 

ماست

باکتري ها ترموفيل در توليد ماست بکار مي روند و در توليد ماست و انتخاب استارتر آن بايستي به ٣ عامل بافت، اسيد سازي ( و خصوصا ً اسيدي شدن در طول دوره ماندگاري ) و عطر و طعم توجه کرد. قدرت بافت دهي يک استارتر به توان آن در توليد اگزوپلي ساکاريد ( EPS )وابسته است که در اين زمينه استرپتوکوکوس مهم تر مي باشد. مواد عطري طعمي نيز شامل استالدهيد، دي استيل و برخي ترکيبات ديگر مي باشد. ماست به دو صورت اصلي ماست قالبي و يا ماست به هم زده توليد مي شود که خصوصا ً در نوع به هم زده اگزوپلي ساکاريدهاي توليد شده توسط استارتر بسيار مهم هستند. همچنين آنها را مي توان به صورت هاي ساده يا طعم دار توليد کرد و عوامل فرآيندي نيز در آن نقش بسيار مهمي را ايفا مي کنند. ژل ماست در ٦.٤ = PH تشکيل مي شود و معمولا ً تا ٢/٤ ادامه مي يابد.دوغدوغ با فرآيندي که امروزه در کشور ما توليد مي شود نوعي ماست نوشيدني طعم دار محسوب مي شود که در انتخاب استارتر آن به قدرت اسيد سازي، توليد گاز و توان توليد عطر و طعم توجه مي شود. گاهي جهت توليد گاز ممکن است از مخمر استفاده شود.

محصولات پروبيوتيک

در توليد ماست پروبيوتيک يا محصولات ترموفيل پروبيوتيک از باکتري هاي لاکتوباسيلوس عمدتا ً لاکتوباسيلوس اسيدوفيلوس ) و بيفيدوباکتريوم استفاده مي شود. استارترهاي تجاري مورد استفاده در توليد محصولات پروبيوتيک به دو صورت وجود دارد. نوع اول همراه با استارترهاي ماست بوده و نوع دوم به صورت منفرد مي باشد. همچنين ممکن است در يک استارتر ماست – پروبيوتيک و يا پروبيوتيک منفرد از هر کدام يک نوع و يا دو نوع باکتري وجود داشته باشد که در کامل ترين ماست ٢ استارتر اصلي ماست به همراه حداقل ٢ نوع باکتري پروبيوتيک وجود خواهد داشت. استارترهاي پروبيوتيک منفرد را مي توان جهت توليد محصولات پروبيوتيک غير از ماست مانند شير، خامه، بستني و پنير پروبيوتيک به کار گرفت وجود اين باکتري ها به صورت زنده در محصول نهايي مسئله اصلي در توليد محصولات مي باشد. همچنين ميتوان از موارد محرک رشد استارترها در توليد محصول استفاده کرد که معمولا ً ماهيت گياهي دارند.خامه ترشدر توليد خامه ترش از باکتري هاي مزوفيل توليد کننده دي استيل مانند استرپتوکوکوس و استرپتوکوکوس دي استيلاکتيس استفاده مي شود. همچنين برخي گونه هاي لوکونوستوک مانند لوکونوستوک سيترو وروم نيز مولد عطر و طعم مي باشند.دي استيل در محيط اسيدي و در حضور هوا بيشتر و بهتر توليد مي شود و در دماي کم اين ماده به ميزان بيشتري توليد مي شود. اضافه کردن تري سديم سيترات به شير يا خامه توليد دي استيل را شدت مي بخشد.در گذشته رسيدن خامه طولاني بود و معمولا ً ٢٤ ساعت در دماي ١٥ تا ١٨ درجه به منظور حصول به اسيديته مطلوب انجام مي شد و يک کره بسيار معطر بدست مي آمد که به علت اسيديته زياد ماندگاري بيشتري بايد رسيدن به طور محدودتري انجام شود. در عمل مدت کشت دادن خامه در حدود ١٢ تا ١٦ ساعت و دما بين ١١ تا ١٥ درجه مي باشد.در يک کره طعم دار معمولا ً در يک ميلي گرم دي استيل در هر کيلوگرم کره کافي خواهد بود.

دوغ کره

اين محصول ماده جنبي توليد کره از خامه محسوب مي شود که معمولا ً هم در توليد کره ترش و هم کره معمولي به وجود مي آيد و همچنين مي توان آن را به طور مستقيم از شير تهيه کرد که در اين صورت ماندگاري آن بهتر خواهد بود. اين نوشيدني جزء محصولات مزوفيل محسوب مي شود و در توليد آن از استارترهاي با توان توليد عطر و طعم زياد و قدرت اسيدي کردن متوسط استفاده مي شود. بافت در اين محصول چندان مهم نيست و عطر و طعم ويژگي هاي اصلي کيفي محصول است. جهت توليد اين محصول نيز مي توان از تري سديم سيترات به عنوان پيش ماده توليد دي استيل در محدوده ٠٣/٠ ٪ استفاده کرد و چربي شير مورد استفاده در آن معمولا ً از ١/٠ تا ٥/١ مي باشد.

کفير

کفير يک نوشيدني گاز دار اسيدي و الکل دار است که منشاء و اصل آن ازمنطقه قفقاز مي باشد. در واقع کفير محصولي شبيه دوغ گازدار مي باشد که حاوي مقداري الکل بوده و معمولا ً در نقاطي که توليد مي شود در تمام وعده هاي غذايي مصرف مي شود. در توليد سنتي آن از دانه هاي کفير استفاده مي شود ولي در مقياس تجاري نيز استارترهاي آن تهيه شده است. در دانه کفير معمولا ً مخمرهاي از جنس مخمرهاي نزديک به مخمر آبجو در آن وجود دارد. مخمر اصلي کفير ساکارومايسس کفير نام دارد و نيز همراه آن باکتري هايي مانند استرپتوکوکوس کوموريس، استرپتوکوکوس لاکتيس ( جديدا ً به جاي استرپتوکوکوس براي اين باکتري ها لاکتوکوکوس به کار مي رود ) و برخي لاکتوباسيلوس ها مانند کازئي و برويس وجود دارد.در استارترهاي سنتي ممکن است باکتري هاي مزاحمي مانند استوباکتر نيز وجود داشته باشد که در انواع صنعتي ديده نمي شود. يک کفير خوب داراي ٥/٠ تا يک درصد اسيد لاکتيک – حدود ٥/٠ درصد الکل بوده و حجم زيادي از آن نيز CO² مي باشد.

کوميس

کوميس شير ماديان تخمير شده است که از قرن ها پيش در آسياي مرکزي مصرف مي شده است و در حال حاضر نيز در برخي کشورهاي بلوک شرق تهيه و مصرف مي شود. کوميس نيز حاصل ٢ تخمير لاکتيکي واقعي است. بر حسب اسيديته و الکل انواع ملايم، متوسط و قوي ( از نظر عطر و طعم ) از کوميس توليد مي شود.

 

کوآرگ

کوآرگ يک محصول تخمير شده است که طي مرحله اي از توليد از آن آبگيري شده و اغلب به عنوان مستقيم و يا به عنوان ماده اوليه در توليد برخي پنيرها خصوصا ً پنيرهاي پروسس و يا به عنوان ماده اوليه دسرهاي طعم دار ( مانند وانيل يا ميوه ) از آن استفاده مي شود. در توليد آن از استارترهاي مزوفيل استفاده مي شود و دماي تلقيح آن ٢٥ تا ٣٠ درجه سانتي گراد مي باشد. آبگيري از آن بوسيله سپراتورهاي مخصوص که به نام سپراتورکوآرگ ( شبيه سپراتورهاي آبچک ) ناميده مي شود انجام مي گيرد.تخمير معمولا ً تا رسيدن به ٦.٤= PH يا کمتر انجام مي شود. در توليد دسرهايي بر پايه کوآرگ معمولا ً از شکر و انواعي از استابيلايزها استفاده مي شود و فرآيندهاي هموژنيزاسيون و پاستوريزاسيون نيز پس از مرحله اختلاط وجود خواهد داشت و محصول به صورت سرد يا گرم بسته بندي مي گردد.