Λυοφιλιωμένη καλλιέργεια kefir στη ζύμωση τυρογάλακτος

Abstract

Η μεγάλη αύξηση στην κατανάλωση τυροκομικών προϊόντων που συντελέσθηκε τα τελευταία 50 χρόνια προκάλεσε μεγάλη αύξηση στην παραγωγή τυρογάλακτος. Οι ποσότητες που παράγονται παγκοσμίως είναι τεράστιες και στο μεγαλύτερό τους ποσοστό παραμένουν αδιάθετες. Οι τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί μέχρι πρόσφατα για την παραλαβή των πρωτεϊνών του τυρογάλακτος αφήνουν τη λακτόζη ανεκμετάλλευτη, η οποία και ενοχοποιείται κυρίως για το υψηλό Βιολογικά Απαιτούμενο Οξυγόνο (B.O.D.) που συνοδεύει αυτό το απόβλητο. Έτσι, το τυρόγαλα μεταφέρεται σε υδάτινους αποδέκτες, προκαλώντας σημαντική μόλυνση, καθώς συνιστά άριστο υπόστρωμα για την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Οι ολοένα και αυξανόμενες πιέσεις από τις οικολογικές οργανώσεις, η ανεπτυγμένη περιβαλλοντική συνείδηση των νέων γενιών και η ανάγκη για αξιοποίηση όλων των φυσικών πόρων της γης καθιστά επιτακτική την ανάγκη εξεύρεσης λύσης από την επιστημονική κοινότητα σε συνεργασία με τις βιομηχανίες γάλακτος. Αρκετές εργασίες έχουν δημοσιευθεί σχετικά με την αξιοποίηση της λακτόζης του τυρογάλακτος και αφορούν στην παραγωγή αιθανόλης, γαλακτικού οξέος καθώς και άλλως προϊόντων ζύμωσης.. Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας ανάπτυξης τεχνολογίας αξιοποίησης του τυρογάλακτος με τη χρήση λυοφιλιωμένης καλλιέργειας kefir. Η καλλιέργεια αυτή προέρχεται από τον Καύκασο και χρησιμοποιείται για την παραγωγή του ομώνυμου αλκοολούχου ποτού, το οποίο είναι εξαιρετικά διαδεδομένο στις χώρες της Ανατολικής Ευρώπης. Τα κύτταρα kefir είναι μείγμα ζυμομυκήτων και γαλακτικών βακτηρίων που βρίσκονται εγκλωβισμένα σε ένα πλέγμα πολυσακχαριτών. Η σύσταση των κόκκων του kefir ποικίλει με τη γεωγραφική τους προέλευση. Η ζύμη kefir έχει χρησιμοποιηθεί σε προηγούμενη έρευνα για την αξιοποίηση της λακτόζης του τυρογάλακτος με ενθαρρυντικά αποτελέσματα (Αθανασιάδης, 2003). Η λυοφιλίωση είναι μια μέθοδος συντήρησης τροφίμων και κυρίως μικροοργανισμών. Χρησιμοποιείται σε βιομηχανική κλίμακα λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων που έχει σε σύγκριση με τις άλλες μεθόδους συντήρησης. Η παρουσία κρυοπροστατευτικών μέσων είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για τη διατήρηση της βιωσιμότητας και της λειτουργικής σταθερότητας των μικροοργανισμών κατά την λυοφιλίωση. Και τα δυο αυτά αποτελούν προϋποθέσεις για επιτυχείς βιομηχανικές εφαρμογές. Στα πλαίσια της διατριβής εξετάστηκε σε πρώτη φάση η χρήση των λυοφιλιωμένων κυττάρων kefir στις ζυμώσεις διαφόρων συνθετικών θρεπτικών μέσων σακχάρων, όπως η γλυκόζη, η φρουκτόζη και η λακτόζη. Χρησιμοποιήθηκαν λυοφιλιωμένα ελεύθερα και ακινητοποιημένα λυοφιλιωμένα κύτταρα kefir σε απολιγνινοποιημένα κυτταρινούχα υλικά. Η λυοφιλίωση έγινε χωρίς κρυοπροστατευτικό μέσο. Το σύστημα του λυοφιλιωμένου ακινητοποιημένου βιοκαταλύτη παρουσίασε ικανοποιητικά αποτελέσματα με υψηλές τιμές σε απόδοση, μετατροπή και παραγωγικότητα σε αιθανόλη. Σε δεύτερη φάση εξετάστηκε η ζύμωση τυρογάλακτος με λυοφιλιωμένα ελεύθερα κύτταρα kefir και λυοφιλιωμένα ακινητοποιημένα κύτταρα kefir σε απολιγνινοποιημένα κυτταρινούχα υλικά. Καλύτερος φορέας φάνηκε να είναι τα απολιγνινοποιημένα κυτταρινούχα υλικά, καθώς οι χρόνοι ζύμωσης ήταν ιδιαίτερα χαμηλοί και η απόδοση σε αιθανόλη υψηλοί. Επιτεύχθηκαν επίσης ζυμώσεις τυρογάλακτος σε χαμηλές θερμοκρασίες με σκοπό τη βελτίωση του αρώματος του προϊόντος. Η βελτίωση του αρώματος όπως αποδείχθηκε από την εξέταση GC-MS οφείλεται κυρίως στους εστέρες του τελικού προϊόντος των ζυμώσεων. Εξίσου καλά ήταν τα αποτελέσματα ζυμώσεων τυρογάλακτος με λυοφιλιωμένο kefir, όταν στο τυρόγαλα γινόταν προσθήκη 3% εκχυλίσματος μαύρης σταφίδας. Στην περίπτωση αυτή είχαμε σημαντική επιτάχυνση της ζύμωσης, βελτίωση των κινητικών παραμέτρων αυτής και βελτίωση του αρώματός του.Η τεχνολογία που προτείνεται αφορά στην αξιοποίηση του τυρογάλακτος με σκοπό την παραγωγή πόσιμου και ενεργειακού οινοπνεύματος καθώς και αλκοολούχου ποτού με βάση το τυρόγαλα σε βιομηχανική κλίμακα. Η χρήση της λυοφιλίωσης ως μεθόδου συντήρησης βοηθά στο να ξεπεραστούν ορισμένα από τα μειονεκτήματα της χρήσης υγρών κυττάρων kefir.