Χρήση ελεύθερων και ακινητοποιημένων βιοκαταλυτών σε υγρή και ξηρή μορφή ως προβιοτικές καλλιέργειες στην παραγωγή παραδοσιακών ελληνικών τυριών

Σήμερα παρατηρείται έντονο ενδιαφέρον για την παραγωγή κατάλληλωνκαλλιεργειών για χρήση στη βιομηχανία γαλακτοκομικών προϊόντων και τροφίμωνγενικότερα. Έχουν γίνει πολλές έρευνες στον τομέα αυτό και έχουν προταθεί πολλέςδιαφορετικές καλλιέργειες. Σε μια προσπάθεια όμως για την παραγωγή της κατάλληληςκαλλιέργειας και από οικονομική και τεχνολογική πλευρά, ιδιαίτερη σημασία έχει δοθεί καιστην επιλογή της ιδανικής μεθόδου ξήρανσης. Η παρατηρούμενη προτίμηση παγκοσμίως σεμεθόδους ξήρανσης όπως η λυοφιλίωση (freeze-drying) και η ξήρανση με ψεκασμό (spraydrying)οφείλεται στους μεγάλους χρόνους συντήρησης αλλά η εφαρμογή τους σεβιομηχανική επίπεδο υστερεί κυρίως λόγω του υψηλού κόστους εγκατάστασης καιλειτουργίας και την ανάγκη χρήσης προστατευτικών ουσιών στην περίπτωση τηςλυoφιλίωσης. Ακολουθώντας αυτήν την κατεύθυνση στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε ηπαραγωγή νέων βιοκαταλυτών, η ανάπτυξη νέας μεθόδου ξήρανσης και η εφαρμογή αυτώντων βιοκαταλυτών στην παραγωγή τυριών.Η παρούσα διατριβή χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος έγινε η παρασκευήτων νέων βιοκαταλυτών και η μελέτη για την ανάπτυξη κατάλληλης μεθόδου για τησυντήρησή τους. Για την παρασκευή των νέων βιοκαταλυτών μελετήθηκαν διάφοροι τρόποιακινητοποίησης του kefir σε καζεΐνη. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η εμβάπτιση τωνκομματιών της καζεΐνης σε θρεπτικό λακτόζης ή τυρόγαλα με kefir και η ενσωμάτωση τουkefir στην καζεΐνη κατά την παρασκευή της. Η αποτελεσματικότητα της κάθε μεθόδουακινητοποίησης μελετήθηκε τόσο με υπολογισμό των ακινητοποιημένων κυττάρων όσο καιμε μελέτη της ζυμωτικής ικανότητας των νέων βιοκαταλυτών. Η ενσωμάτωση παρουσίασεμεγαλύτερους αριθμούς ακινητοποιημένων κυττάρων (8.38 log cfu/g για τουςλακτοβάκιλλους, 7.50 log cfu/g για τους λακτόκοκκους και 6.95 log cfu/g για τις ζύμεςέναντι 7.51 log cfu/g, 7.00 log cfu/g και 6.83 log cfu/g αντίστοιχα) και καλύτερους χρόνουςζύμωσης σε σχέση με την ακινητοποίηση με ζύμωση. Στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τηνενσωμάτωση ως την καλύτερη μέθοδο ακινητοποίησης, ο νέος βιοκαταλύτηςχρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση μιας μεθόδου ξήρανσης. Μελετήθηκε η ξήρανσηχρησιμοποιώντας θερμοθαλάμους σε χαμηλές θερμοκρασίες (28-38οC) με και χωρίς ρεύμααέρα. Η ξήρανση αυτή εφαρμόστηκε και σε ελεύθερα και σε ακινητοποιημένα κύτταρα kefirσε καζεΐνη. Μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας ξήρανσης, της ύπαρξης ρεύματοςαέρα και της αποθήκευσης (5οC) στη βιωσιμότητα και ζυμωτική ικανότητα τωνβιοκαταλυτών. Τόσο στην περίπτωση των ελεύθερων όσο και των ακινητοποιημένωνκυττάρων η ξήρανση στους 38οC με ρεύμα αέρα έδωσε μικρότερους χρόνους ξήρανσης,υψηλότερες βιωσιμότητες και καλύτερη ζυμωτική ικανότητα. Μάλιστα η βιωσιμότητα και ηζυμωτική ικανότητα των ξηραμένων βιοκαταλυτών παρέμεινε σε υψηλά επίπεδα ακόμα καιμετά από ένα χρόνο αποθήκευσης (84% για τους λακτοβάκιλλους, 80% για τουςλακτοκόκκους και 72% για τις ζύμες στην περίπτωση των ακινητοποιημένων κυττάρων και77%, 77% και 74% αντίστοιχα στην περίπτωση των ελεύθερων κυττάρων). Επιπλέον ησύγκριση της ζυμωτικής ικανότητας των ξηραμένων βιοκαταλυτών με λυοφιλιωμένακύτταρα δεν έδειξε σημαντικές διαφορές.Στο δεύτερο μέρος της διατριβής μελετήθηκε η χρήση των νέων ξηραμένωνβιοκαταλυτών στην παραγωγή των παραδοσιακών ελληνικών τυριών Φέτα και ξηρήΜυζήθρα. Στην παραγωγή της ξηρής Μυζήθρας μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίαςωρίμανσης (10-20οC) με τη χρήση ξηραμένου ελεύθερου και ακινητοποιημένου kefir σεκαζεΐνη. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε και η χρήση διαφορετικών ξηραμένων ελεύθερων καιακινητοποιημένων μικροοργανισμών (kefir, L. casei και L. bulgaricus) ως καλλιεργειώνεκκινητών στην παραγωγή ξηρής Μυζήθρας. Στην περίπτωση της Φέτας μελετήθηκε επίσηςη χρήση των ίδιων μικροοργανισμών ως καλλιέργειες εκκινητές αλλά εκτός από τη ξηρήμορφή χρησιμοποιήθηκαν και υγρές καλλιέργειες. Επιπλέον μελετήθηκε και η χρήση τωνκομματιών μυζήθρας ως φορέα ακινητοποίησης των καλλιεργειών. Η επίδραση όλων τωνπαραπάνω παραγόντων στην ωρίμανση των τυριών μελετήθηκε με μετρήσεις τωνφυσικοχημικών παραμέτρων, της πρωτεόλυσης και των κυριότερων αρωματικώνσυστατικών. Επίσης, κατά τη διάρκεια της ωρίμανσής τους μελετήθηκε και η μικροβιακήχλωρίδα των τυριών.Στην παραγωγή ξηρής Μυζήθρας βρέθηκε ότι οι 20οC είναι η καλύτερη θερμοκρασίαωρίμανσης αφού σε αυτή βρέθηκε μεγαλύτερος αριθμός αρωματικών ενώσεων και γενικά τατυριά αυτά αξιολογήθηκαν ως καλύτερα από τους δοκιμαστές. Γενικά και στη Φέτα και στηξηρή Μυζήθρα η χρήση των ξηραμένων βιοκαταλυτών οδήγησε σε ταχύτερους ρυθμούςκατανάλωσης των σακχάρων, υψηλότερες τιμές οξύτητας και χαμηλότερες τιμές pH.Επιπλέον στα τυριά αυτά παρατηρήθηκαν μικρότερες τιμές των σταφυλόκοκκων,εντεροβακτηριδίων και κολοβακτηριδίων καθώς και γρηγορότερη πρωτεόλυση. Τακλάσματα του αζώτου και μάλιστα το TCA-SN και το PTA-SN που είναι αυτά πουπεριέχουν τα μικρού μοριακού βάρους πεπτίδια και ελεύθερα αμινοξέα παρουσίασανμεγαλύτερες τιμές. Οι ενώσεις αυτές είναι πρόδρομα μόρια αρωματικών ενώσεων και γιααυτό και τα τυριά παρουσίασαν βελτιωμένο αρωματικό χαρακτήρα, όπως έδειξε η ανάλυσητων αρωματικών ενώσεων με GC/MS. Τέλος, τα τυριά αυτά έγιναν αποδεκτά από τουςδοκιμαστές κατά τη διάρκεια του οργανοληπτικού ελέγχου. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι όλααυτά ήταν εντονότερα στην περίπτωση των ακινητοποιημένων κυττάρων.