مخمرها در محیط فرآیند

مخمرها در محیط فرآیند

از آنجاییکه مخمرها معمولاً در طول مرحله ی فرآیند اغلب محصولات لبنی به عنوان کشت آغازگر اضافه نمی شوند، یک سوال مطرح خواهد شد: مخمرها در کجا تکامل می یابند تا در این فعل و انفعالات ایفای نقش کنند؟

اکوسیستم فوری و سریع  محصولات لبنی، شرایط محیطی غالب و پاستوریزه شدن شیر خام، همگی در انتخاب قلمرویی یکپارچه برای مخمر که به خوبی تعریف شده باشد سهیم هستند. این قلمرو از ابتدا به عنوان آلاینده محیطی به وجود می آید (بارولر و اسکامید 1990، جاکوسبن و نارووس 1996، وادیلو و همکارانش 1987، ویلجون و گری لینگ 1995).

با این حال فقط بخشی از این میکروفلورای اولیه می تواند تحت فشارهای انتخابی به وجود آمده از محیط های داخلی و خارجی محصولات لبنی زنده بماند و باقی ماندن بقیه را کاملاً تصادفی تلقی می کنیم (دیک و بوچات 1996). این گونه ها قادرند در اجتماع غالب مخمرها به وجود آیند که نهایتاً نقش اصلی و مهم را در روابط بین مخمرها و کشت های آغازگر لاکتیک اسید و کشت های باکتریایی نامطلوب ایفا می کنند.

غالباً تعداد بسیار زیادی از مخمرها روی تجهیزات مربوط به فرآیند و نیز در هوای محیط فرآیند مشاهده می شوند (ویلجون وگریلینگ 1995، ولتا جین و ویلجون 1999، 1998). ما معمولاً آلودگی تجهیزات را به اقدامات بهداشتی ضعیف نسبت می دهیم. لاچر و ویلجون (1999) مقاومت مخمرهای غالب در محصولات لبنی را در برابر ضد عفونی کننده های تجاری و مواد شوینده گزارش کردند. مخمرهایی مثل دباریومایسس ها نسنی، کاندیدا ورسایتلیس، تورولاسپورا دلبروکی و بقیه دارای مقاومت بسیار زیادی هستند، حتی بعد از 60 دقیقه مواجهه با مواد. هیچکدام از نه شوینده و ضد عفونی کننده ی تجاری مورد آزمایش نتوانستند به شکل کافی عمل کنند یا مخمرهای آلوده را بکشند. بنابراین ممکن است که مخمرها در طول چرخه های شستشو و ضدعفونی کننده تشکیل کلونی بدهند. (لاچر و ویلجون 1999)

بنابراین نتیجه می گیریم که احتمالاً تعداد زیاد مخمرها در محصولات لبنی به خاطر قابلیت رشد آن ها در دماهای پایین، جذب و ترکیب اسیدهای ارگانیک مثل ساکسینیک، لاکتیک و سیتریک اسید، فعالیت های لیپولیتیک و پروتولیتیک، فعالیت های آبی کم، مقاومت در برابر غلظت بالای نمک و مقاومت نسبت به مواد شوینده و ضدعفونی کننده ها باشد (فلیت 1990، لاچر و ویلجون 1999). تمام این ویژگی ها می تواند حضور مخمرها در محصولات لبنی، زنده ماندن و رشد و تکثیر آن ها را تأیید کند.

غالب ترین گونه های مخمر که به شکل فراوان از محصولات لبنی جدا می شوند، نمایانگر طبقه ی کلورومایس، دباریومایس، یارو و یا هستند و گونه های کاندیدا کلورمایسس و دباریومایس معمولاً با پنیرها و ماست ها (تودور و بورد 1993) در ارتباط هستند در حالیکه گونه های کاندیدا (سی  لوسیتانیا، سی کروسی) در ماست وجود دارند (دیک و بوچات 1996)

گونه های یاروویا در پنیر، شیر، ماست پیدا می شوند که می توان آن را به فعالیت های مهم و قابل توجه لیپولیتیک و پروتولیتیک آن ها نسبت داد (ولتاجن و ویلجون 1999و 1998). ماست به خاطر افزودن شکر و یا میوه به آن مستعد فاسد شدن است که این فساد توسط مخمر ساکارومایس سرویزیه به وجود می آید (فلیت 1990، فلیت و میان 1987).

3) روابط میکروبی در محصولات لبنی

زمانیکه قلمرو میکروارگانیسم های انفرادی هم پوشانی پیدا می کند، مثلاً در محصولات لبنی، این احتمال به وجود می آید که روابطی بین آن ها به وجود خواهد آمد. نتیجه ی این فعل و انفعالات طبیعی براساس تأثیر آن ها بر اندازه ی جمعیت (استین کروس 1982) ارزیابی می شود، یعنی بدون توجه به مضر بودن، خنثی بودن یا مفید بودن این روابط. زمانیکه یک محصول غذایی تولید می شود، جنبه های مثبت یا منفی حاصل از روابط بین میکروارگانیسم ها بسیار مهم خواهد بود.

درک و شناخت نقش مثبت، منفی یا خنثی روابط بین مخمرها، باکتری ها و کپک ها منجر به اولین استفاده ها از تخمیر شد. تخمیر بسیاری از محصولات لبنی شامل رابطه ی میکروارگانیسم های مختلفی است که فعالیت فیزیولوژیکی انها باعث ایجاد تغییرات مطلوبی خواهد شد. سپس این تغییرات می تواند ویژگی یک محصول را تعیین و این جمعیت را در یک مکان اکولوژیکی خاص ثابت نگه دارد (دیانا و همکارانش 1984، جاکوسبن و نارووس 1996). با این حال این فعل و انفعالات نه فقط نشان دهنده ی ویژگی های مثبت یا منفنی در تخمین است بلکه شامل فعالیت مخالف مخمرها علیه میکروارگانیسم های دیگر می باشد که توسط عامل کشنده در آب شور نمک (سیلر 1991)، ترشح مواد ضد باکتریایی و ضد قارچی (بروگر و پت 1975، لِمان و همکارانش 1987، پولونلی و موراک 1986) و پیوند باکتری های پاتوژنی صورت می گیرد (گدیک 1991). اجتماع میکروب ها همراه با فعالیت های فیزیولوژی، روابط و آنزیم های آن ها باعث ایجاد تغییرات مهم و حیاتی بیوشیمی و غذایی در سوبسترات های محصولات تخمیر شده ی حاصل از شیر می شود (اسیتن کراس 1982). اثرات ضد میکروبی در محصولات تخمیر شده و نوشابه ها به خاطر اسیدهای ارگانیک، عوامل آنتی بیوتیکی، اسیدهای فرار، هیدروژن پیروکسید و تعداد سوبسترات های خارج شده در محصولات است (بوریگارد و آرنبورگ 1998، بانکول و اوکاگبو 1992). این اثرات ضد میکروبی را می توان به حضور انواع مختلف میکروارگانیسم های موجود در تخمیر و فساد شدگی محصولات نسبت داد که ناچاراً منجر به رابطه ی مضر یا مفید بین این جمعیت ها خواهد شد (بول و اسلاتر 1982)

روابط متابولیسمی نیز تحت حاکمیت مخمرهایی صورت می گیرد که دارای ویژگی های زیر هستند: خصوصیات تکنولوژیکی و بیوشیمی، رشد متابولیسمی مثل آمینواسیدها، ویتامین ها، حذف محصولات سمی متابولیسمی، جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها با کاهش PH، ترشح الکل، تولید CO2 یا تشویق به رشد محیط های کشت آغازین با افزایش PH و کاربرد اسیدهای ارگانیک (دیویود 1990، کامینارید و لاسکوس 1992، سیلر 1991، اسکلسر و همکارانش 1992، رابینسون و تامین 1990، ولتاژن و ویلجون 1999)

4) فعل و انفعالات میکروبی در شیرخام پاستوریزه  

ترکیب شیمیایی شیر می تواند از رشد گونه های مخمر حمایت کند، اگر چه این ترکیبات معمولاً توسط باکتریهای روانگردان از رقابت خارج می شوند (کازین 1982) .مقالات نشان می دهند که مخمرها هم در شیر خام (انجل 1986، راندولف و همکارانش 1973، فلیت و میان 1987) و هم شیر پاستوریزه (وادیلو و همکارانش 1987) به مقدار زیاد وجود دارند. بدین سال مخمرهای موجود در شیر پاستوریزه به عنوان آلودگی ثانویه حضور دارند زیرا آن ها در طول مرحله ی پاستوریزه کردن کشت شده اند. معمولاً جمعیت های کمتر از cfu/ml ³ 10گزارش می شوند، اما مقدار cfu/ml ⁸ 10 زمانی گزارش شد که وارد شیر گرما دیده ی UHT  شدند. مجدداً بیان می کنیم که این رشد به قابلیت مخمر در استفاده از عناصر سازنده ی شیر بستگی دارد.

مقدار زیادی مخمر در هنگام اضافه شدن به  شیر گرمادیده ی UHT مشاهده شد.

مشاهده ی مقدار بسیار ناچیز و اندک مخمر تحت شرایط نرمال نشان می دهد که فعل و انفعالات قطعی و واضحی بین مخمرها و باکتری ها وجود دارد. بنابراین احتمالاً مقدار کم مخمر در شیر خام به خاطر کاربرد رقابتی برای سوسبترات های رشد است، مخصوصاً توسط باکتری های سریع الرشد روان گردان یا بازدارندگی از طریق متابولیسم های باکتریایی.

زمانیکه مخمرهای لبنی متفاوتی در دماهای متفاوت رشد می کنند، مقدار کمی در دماهای کاهش یافته وجود دارد، اما اگر شیر در دمای ^c0 25 تلقیح شود، جمعیت زیاد مخمر دیده می شود (روسیتیتا و فلیت 1996، لورتان 1999).

بنابراین احتمالاً نگه داشتن شیر در دمای کم باعث ایجاد مزیت رقابتی برای باکتری روان گردان می شود.

از طرف دیگر، شیرهای تخمیریافته مثل ماست، پنیرهای نرم و نیز پنیرهای سفت می توانند به رشد مخمرها و باکتری ها کمک کنند که بنابراین منجر به افزایش تعداد میکروارگانیسم ها خواهد شد (لورتان 1999، ولتاجن و ویلجون 1999، 1998). بنابراین زنده ماندن مخمرها و رقابت بهتر در محیط های محدود می تواند به ویژگی های ذاتی آن ها مثل شوری بالا، PH کم و فعالیت آبی کم اشاره کند که نقش بسیار مهم و حیاتی را ایفا می کنند.

5) فعل و انفعالات میکروبی در محصولات حاصل از شیر تخمیر یافته

فعل و انفعالات سازنده بین لاکتوباسیلوس اسید و فیلوس و مخمر تخمیری لاکتوز به نام کلوورمایس فراگیلیس در شیری با مخمر اسیدوفیلوس (سوبرا مانیان و شانکار 1983)

به همزیستی  هر دو موجود زنده متکی است تا محصول نهایی خوب و سالمی تولید شود. اگرچه تخمیر لاکتیک اسید در اصل یا به تخمیر اِل اسیدوفیلوس تنها  و یا در محیط های کشت ترکیبی با باکتری های دیگر لاکتیک اسید بستگی دارد، اما رشد زیاد این موجودات زنده منجر به زیست پذیری کمتر سلول های اِل اسیدوفیلوس خواهد شد که نهایتاً تعداد گونه های دخیل در اختلالات روده ایی و معده ایی کاهش می یابد (لانگ 1975). محیط کشت مشترک اِل اسیدوفیلوس با مخمرهای تخمیری لاکتوز می تواند زمان سفت شدن شیر را کاهش دهد. این اتفاق به خاطر تولید اسید حاصل از مخمرهاست که نهایتاً تعداد سلول های باکتریایی زیست پذیر لاکتیک اسید افزایش یافته و رشد اسکریچیاکولی و باسیلوس سریوس متوقف می شود (سوبرامانیان و شانکار 1983).

هم زیستی  (همکاری) بین مخمرها و باکتری هایی لاکتیک اسید  در طول تخمیر کفیر شیری اتفاق می افتد (لورتان 1999، روسی 1978). گونه های غالب جدا شده از کفیر شیری شامل اس کفیر، سی کفیر، اِل کاکاسیکوس، اِل کاسئی و لیوکونوستاک اس پی پی می باشند (آبرمن 1985). مخمرها می توانند فاکتورهای رشد مثل آمینواسیدها، ویتامین ها و ترکیبات دیگر را برای رشد باکتری ها فراهم آورند که نهایتاً منجر به افزایش تولید اسید خواهد شد. با این حال، محصولات نهایی باکتریایی توسط مخمرها و به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار می گیرد (لورتان، 1999). این پدیده باعث پایداری و تثبیت محصول می شود. با این حال، تولید الکل توسط مخمرها کاهش می یابد که ممکن است به خاطر تولید بیش از حد اسید لاکتیک و اسید استیک حاصل از باکتری های اسموفیلی اسید لاکتیک باشد. بنابراین رقابت برای منبع کربن یا فساد و زوال دیواره های سلولی مخمرها توسط آنزیم های باکتریایی اتفاق می افتد (لورتان، 1999).

روابط هم زیستی مشابهی براساس تخمیر اسید یا تخمیر الکل زمانی اتفاق می افتد که باکتری های لاکتیک اسید مسئول کاهش PH حاصل از ترشح اسیدهای ارگانیم هستند. این کار باعث می شود جمعیت مخمرها در محیط سریع و فوری خود به رقابت بپردازند. سپس تخمیر مخمر صورت می گیرد، مثل تخمیر های شیری مختلف از جمله لبن، داهی، کومیس و غیره (کوزی کوسکی 1977، واداموتو 1982، استین کراس 1982، بانکول و اوکاگبو 1992)

آبرمن (1985) و وداموتو (1982) به بررسی شیرهای تخمیریافته پرداخت. ترکیب شرایط (اسیدی بودن، اشباع با کربن دی اکسید و الکل) برای بسیاری از باکتری های فساد کننده و قارچ های فیلامنتوس مهار کننده و بازدارنده است و بنابراین عمر مفید و سلامت محصولات به شکل اساسی افزایش می یابد (وود 1985 و 1981).

ماست ها نمایانگر یک محیط گزینشی برای رشد مخمرها هستند زیرا PH آن ها پایین است (سوریا راحمی و فلیت 1981). مخمرها در فرآیند تخمیر شرکت نمی کنند اما به عنوان آلودگی به وجود آمده از تجهیزات فرآیند و تا حدودی از میوه ها، عسل و شکر ظاهر می شوند. مقالات قابل توجهی وجود دارند که به قابلیت فساد مخمرها اشاره می کنند. این قابلیت باعث ایجاد مزه و بوی تخمیری و نیز تولید گاز بسیار فراوان می شود (سوریا راچی و فلیت 1981، گرین و ایبر 1987، روهم و همکارانش 1990، جوردانو و همکارانش 1991، مک کی 1992).

گونه های مخمر مثل کا مارکسیانوس، دی هانسئی، یارویا لیپولیتیکا و رودوتورولا ماسیلا جینوزا در اغلب مقالات و تحقیقات حضور دارند. مقدار میانگین مخمر cfu/g ⁴ 10 یا بیش تر است، مخصوصاً در ماست های میوه ایی و طعم دار که افزودن شکر به عنوان سوسبترات رشدی قابل تخمیر عمل می کند و خطر فساد مخمر را تشدید خواهد کرد (دیک و بوچات، 1996).

اگرچه جمعیت مخمرهای آلوده کننده در دماهای پایین نسبتاً پایدار می مانند اما زمانیکه ماست  در معرض دماهای بالاتر قرارمی گیرد تعداد مخمرها به سرعت افزایش می یابد.

هنگامی که دمای ذخیره سازی ماست به خوبی انجام نشود، عمر مفید آن ها که معمولاً 30 روز است به سرعت کاهش می یابد. علی رغم افزایش زیاد تعداد مخمرها، جمعیت کشت های آغازگر باکتری های لاکتیک اسید ثابت می ماند و یا احتمالاً به خاطر تأثیر همزیستی رو به افزایش خواهد رفت.

این تأثیر هم زیستی به خاطر حضور مخمرهایی است که فاکتورهای ضروری رشد را فراهم می آورند یا برعکس.