استارتر کالچر

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 . در pH مشخصی که حدود ۷ / ۴ تا ۶ / ۴ 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 در pH 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 ارگانیزم 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 ۲۵ تا ۳۷ می باشد و می توانند ترموفیل )گرما دوست ( باشند که در محدوده دمایی ۳۹ تا ۴۶ 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 مزوفیل 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 .

۲ گروه عمده از این باکتریها عبارتند از :

  • برخی از لاکتوکوکوس ها )نام جنس( مانند لاکتوکوکوس دی استیلاکتیس
  • 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 اصطلاح اً 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 انعقاد
  2. توانایی تولید مواد عطری طعمی
  3. توانایی ایجاد بافت در محصول ) که اغلب از طریق اگزو پلی ساکارید صورت می گیرد

دمای بهینه رشد لاکتوباسیلوس حدود ۴۵ و دمای بهینه رشد استرپتوکوکوس حدود ۳۹ می باشد .

لذا در دماهای ۴۲ تا ۴۳ 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 ۴۲ تا ۴۳ حرکت کند شرایط برای رشد لاکتوباسیلوس مناسب تر شده بر عکس هرچه به سمت کمتر از ۴۲ تا ۴۳ 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 .

استارتر Bulk 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 ۱۲ 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 حدود۹۰  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 ۵۰ درصد ماده تولید شده اسید لاکتیک و ۵۰ 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 ۲ 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 .

  1. 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 مجددا پس از مدتی استارتر قبلی را استفاده کرد . به عنوان مثال می توان در یک کارخانه مدت ۲۰ روز از یک استارتر و ۵ روز از استارتر آلترناتیو) جایگزین مشابه ( استفاده کرد و سپس مجددا 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.

  1. 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 ۴ 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 .

  1. 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 ۳ 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 کشنده داشته 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 .

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 ۳ 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 ۱۱ جنس می باشند که از میان این ۱۱ جنس ، ۴ ) و در برخی از منابع ۵ ( جنس از آنها در ساخت استارتر های تجارتی مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از :

۱) جنس لاکتوکوکوس ۲ ( جنس لوکونوستوک ۳ ( جنس پدیوکوکوس ۴ ( جنس استرپتوکوکوس

۵ ( جنس لاکتوباسیلوس

همچنین 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

۱ (ستارترهای مایع ۲ ( 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 ۱ را برای نشان دادن عطروطعم قوی و ۲ را برای نشان دادن حالت متوسط و ۳ 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 ۱B 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 .

متابولیسم در باکتری های استارتر

متابولیزم لاکتوز

مهمترین فعالیت متابولیک باکتری های استارتر تخمیر لاکتوز می باشد که از ۳ راه اصلی می تواند انجام شود .

  1. مسیر هومولاکتات در باکتری های هوموفرمنتاتیو که محصول آن لاکتات است .
  2. مسیر هترولاکتات در باکتری های هتروفومنتاتیو که محصولات آن لاکتات، اتانول استات و دی اکسید کربن است .
  3. مسیر بیفیدوس که محصولات آن لاکتات، استات و فرمات است .

تولید استالدهید

استالدهید ماده اصلی مولد عطر و طعم در ماست می باشد. این ماده که نام دیگر آن اتانال می باشد ممکن است از مسیرهای بیوشیمیائی مختلف توسط استارترها پدید آید که به چند نمونه از این مسیرها اشاره می شود .

الف ( تولید استالدهید از پیش ماده ی ترئونین که یک آمینواسید می باشد. مقدار این آمینو اسید در شیر کم است ولی با عمل پرتئولیز توسط باکتری لاکتوباسیلوس افزایش می یابد .

ب ( تبدیل پیروات تولید شده از گلوکز به استیل کوآنزیم A و سپس تبدیل این ماده به استالدهید )مسیر امبدن – مایرهوف )

پ ( تبدیل DNA و مشتقات آن به استالدهید و گلیسرآلدهید .

از جمله فعالیت های متابولیک مهم دیگر استارترها متابولیسم مواد نیتروژن دار و همچنین مالیک اسید و کاتابولیسم آمینو اسیدهاست ) مانند تبدیل ترئونین به استالدهید که به آن اشاره شد (. در مورد متابولیسم مواد نیتروژن دار لازم به ذکر است که باکتری های لاکتیکی توانایی ساخت بسیاری از آمینو اسیدها و ویتامین ها را ندارند بنابراین احتیاجات غذایی زیادی دارند. متابولیسم مواد نیتروژن دار بوسیله آنزیم های پروتئیناز و پپتیداز انجام می شود که انواع متنوع و متعددی دارند .

متابولیسم سیترات

متابولیسم سیترات توسط باکتری های ترموفیل لاکتیکی انجام نمی شود و جزء خصوصیات مهم متابولیک باکتری های استارترهای مزوفیل محسوب می شود. محصولات متابولیسم سیترات شامل استات،دی استیل، استوین، ۲ و ۳ بوتان دی ال و co² است. دی استیل مهمترین ترکیب عطری و طعمی است. استات نیز در عطر و طعم نقش دارد اما استوین و بوتان دی ال بدون عطر و طعم هستند . متابولیسم سیترات تحت تاثیر PH نیز واقع می شود. یک راه برای تولید بیشتر دی استیل اضافه کردن سیترات به صورت سیترات سدیم خوراکی به شیر در حدود ۳ / ۰ درصد می باشد .

ماست

باکتری ها ترموفیل در تولید ماست بکار می روند و در تولید ماست و انتخاب استارتر آن بایستی به ۳ عامل بافت، اسید سازی ) و خصوصا اسیدی شدن در طول دوره ماندگاری ( و عطر و طعم توجه کرد. قدرت بافت دهی یک استارتر به توان آن در تولید اگزوپلی ساکارید ( EPS ) وابسته است که در این زمینه استرپتوکوکوس مهم تر می باشد. مواد عطری طعمی نیز شامل استالدهید، دی استیل و برخی ترکیبات دیگر می باشد. ماست به دو صورت اصلی ماست قالبی و یا ماست به هم زده تولید می شود که خصوصا در نوع به هم زده اگزوپلی ساکاریدهای تولید شده توسط استارتر بسیار مهم هستند. همچنین آنها را می توان به صورت های ساده یا طعم دار تولید کرد و عوامل فرآیندی نیز در آن نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. ژل ماست در ۶٫۴ = PH تشکیل می شود و معمولا تا ۲ / ۴ ادامه می یابد .

دوغ

دوغ با فرآیندی که امروزه در کشور ما تولید می شود نوعی ماست نوشیدنی طعم دار محسوب می شود که در انتخاب استارتر آن به قدرت اسید سازی، تولید گاز و توان تولید عطر و طعم توجه می شود. گاهی جهت تولید گاز ممکن است از مخمر استفاده شود .

محصولات پروبیوتیک

در تولید ماست پروبیوتیک یا محصولات ترموفیل پروبیوتیک از باکتری های لاکتوباسیلوس عمدتا لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس ( و بیفیدوباکتریوم استفاده می شود. استارترهای تجاری مورد استفاده در تولید محصولات پروبیوتیک به دو صورت وجود دارد. نوع اول همراه با استارترهای ماست بوده و نوع دوم به صورت منفرد می باشد. همچنین ممکن است در یک استارتر ماست – پروبیوتیک و یا پروبیوتیک منفرد از هر کدام یک نوع و یا دو نوع باکتری وجود داشته باشد که در کامل ترین ماست ۲ استارتر اصلی ماست به همراه حداقل ۲ نوع باکتری پروبیوتیک وجود خواهد داشت. استارترهای پروبیوتیک منفرد را می توان جهت تولید محصولات پروبیوتیک غیر از ماست مانند شیر، خامه، بستنی و پنیر پروبیوتیک به کار گرفت وجود این باکتری ها به صورت زنده در محصول نهایی مسئله اصلی در تولید محصولات می باشد. همچنین می توان از موارد محرک رشد استارترها در تولید محصول استفاده کرد که معمولا ماهیت گیاهی دارند .

خامه ترش

در تولید خامه ترش از باکتری های مزوفیل تولید کننده دی استیل مانند استرپتوکوکوس و استرپتوکوکوس دی استیلاکتیس استفاده می شود.

همچنین برخی گونه های لوکونوستوک مانند لوکونوستوک سیترو وروم نیز مولد عطر و طعم می باشند . دی استیل در محیط اسیدی و در حضور هوا بیشتر و بهتر تولید می شود و در دمای کم این ماده به میزان بیشتری تولید می شود. اضافه کردن تری سدیم سیترات به شیر یا خامه تولید دی استیل را شدت می بخشد . در گذشته رسیدن خامه طولانی بود و معمولا ۲۴ ساعت در دمای ۱۵ تا ۱٨ درجه به منظور حصول به اسیدیته مطلوب انجام می شد و یک کره بسیار معطر بدست می آمد که به علت اسیدیته زیاد ماندگاری بیشتری باید رسیدن به طور محدودتری انجام شود. در عمل مدت کشت دادن خامه در حدود ۱۲ تا ۱۶ ساعت و دما بین ۱۱ تا ۱۵ درجه می باشد . در یک کره طعم دار معمولا در یک میلی گرم دی استیل در هر کیلوگرم کره کافی خواهد بود .

دوغ کره

این محصول ماده جنبی تولید کره از خامه محسوب می شود که معمولا هم در تولید کره ترش و هم کره معمولی به وجود می آید و همچنین می توان آن را به طور مستقیم از شیر تهیه کرد که در این صورت ماندگاری آن بهتر خواهد بود. این نوشیدنی جزء محصولات مزوفیل محسوب می شود و در تولید آن از استارترهای با توان تولید عطر و طعم زیاد و قدرت اسیدی کردن متوسط استفاده می شود. بافت در این محصول چندان مهم نیست و عطر و طعم ویژگی های اصلی کیفی محصول است. جهت تولید این محصول نیز می توان از تری سدیم سیترات به عنوان پیش ماده تولید دی استیل در محدوده ۰۳ / ۰ ٪ استفاده کرد و چربی شیر مورد استفاده در آن معمولا از ۱ / ۰ تا ۵ / ۱ می باشد .

کفیر

کفیر یک نوشیدنی گاز دار اسیدی و الکل دار است که منشاء و اصل آن ازمنطقه قفقاز می باشد. در واقع کفیر محصولی شبیه دوغ گازدار می باشد که حاوی مقداری الکل بوده و معمولا در نقاطی که تولید می شود در تمام وعده های غذایی مصرف می شود. در تولید سنتی آن از دانه های کفیر استفاده می شود ولی در مقیاس تجاری نیز استارترهای آن تهیه شده است. در دانه کفیر معمولا مخمرهای از جنس مخمرهای نزدیک به مخمر آبجو در آن وجود دارد. مخمر اصلی کفیر ساکارومایسس کفیر نام دارد و نیز همراه آن باکتری هایی مانند استرپتوکوکوس کوموریس، استرپتوکوکوس لاکتیس ) جدیدا به جای استرپتوکوکوس برای این باکتری ها لاکتوکوکوس به کار می رود ( و برخی لاکتوباسیلوس ها مانند کازئی و برویس وجود دارد . در استارترهای سنتی ممکن است باکتری های مزاحمی مانند استوباکتر نیز وجود داشته باشد که در انواع صنعتی دیده نمی شود. یک کفیر خوب دارای ۵ / ۰ تا یک درصد اسید لاکتیک – حدود ۵ / ۰ درصد الکل بوده و حجم زیادی از آن نیز CO² می باشد .

کومیس

کومیس شیر مادیان تخمیر شده است که از قرن ها پیش در آسیای مرکزی مصرف می شده است و در حال حاضر نیز در برخی کشورهای بلوک شرق تهیه و مصرف می شود. کومیس نیز حاصل ۲ تخمیر لاکتیکی واقعی است. بر حسب اسیدیته و الکل انواع ملایم، متوسط و قوی ) از نظر عطر و طعم ( از کومیس تولید می شود .

کوآرگ

کوآرگ یک محصول تخمیر شده است که طی مرحله ای از تولید از آن آبگیری شده و اغلب به عنوان مستقیم و یا به عنوان ماده اولیه در تولید برخی پنیرها خصوصا پنیرهای پروسس و یا به عنوان ماده اولیه دسرهای طعم دار ) مانند وانیل یا میوه ( از آن استفاده می شود. در تولید آن از استارترهای مزوفیل استفاده می شود و دمای تلقیح آن ۲۵ تا ۳۰ درجه سانتی گراد می باشد. آبگیری از آن بوسیله سپراتورهای مخصوص که به نام سپراتورکوآرگ ) شبیه سپراتورهای آبچک ( نامیده می شود انجام می گیرد . تخمیر معمولا تا رسیدن به ۶٫۴= PH یا کمتر انجام می شود.

در تولید دسرهایی بر پایه کوآرگ معمولا از شکر و انواعی از استابیلایزها استفاده می شود و فرآیندهای هموژنیزاسیون و پاستوریزاسیون نیز پس از مرحله اختلاط وجود خواهد داشت و محصول به صورت سرد یا گرم بسته بندی می گردد .