Βουτυρική Ζύμωση – Η 4η ζύμωση πού μάς ενδιαφέρει

Ποιά είναι η βουτυρική ζύμωση? Ποιός είναι ο ρόλος της βουτυρικής ζύμωσης στην παραγωγή των γαλακτοκομικών προϊόντων?

Ποιά είναι η βουτυρική ζύμωση? Υπάρχει βουτυρικό οξύ στα γαλακτοκομικά προϊόντα?

Το βουτυρικό οξύ (CH₃CH₂CH₂COOH) αποτελεί φυσικό συστατικό του γάλακτος.

Η περιεκτικότητα, του λίπους, του γάλακτος, σε βουτυρικό οξύ, κυμαίνεται από 3 έως 4.6%.

Το κατώφλι ανίχνευσης οσμής (odor threshold), του βουτυρικού οξέος, είναι αρκετά χαμηλό στα 240 ppb (parts per billion).

Το κατώφλι ανίχνευσης, του flavor (flavor threshold), του βουτυρικού οξέος, είναι πολύ υψηλότερο στα 2000-6800 ppb.

Η βουτυρική ζύμωση αναφέρεται στην παραγωγή, του βουτυρικού οξέος, στα γαλακτοκομικά προϊόντα.

Η βουτυρική ζύμωση είναι μία από, τα 7 είδη ζυμώσεων, τα οποία, εμάς, μάς, ενδιαφέρουν.

Δείτε: Μάθε ποια είναι τα 7 είδη ζύμωσης στα γαλακτοκομικά

Συνολικά, η αντίδραση, η οποία λαμβάνει χώρα είναι:

2CH₃CHOHCOOH [γαλακτικό οξύ] → CH₃CH₂CH₂COOH [βουτυρικό οξύ] + 2CO₂+ 2H₂+ Η₂Ο

Κατά την διάρκεια, της βουτυρικής ζύμωσης μπορούν να παραχθούν προϊόντα, όπως, είναι, η βουτανόλη, η αιθανόλη, η ισοπροπανόλη και η ακετόνη, κ.α.

Η ζύμωση, του βουτυρικού οξέος, είναι ανεπιθύμητη στα γαλακτοκομικά προϊόντα.

Βουτυρική ζύμωση στα γαλακτοκομικά προϊόντα – Ποιά είναι τα στάδια της βουτυρικής ζύμωσης?

Η ζύμωση, του βουτυρικού οξέος, πραγματοποιείται από πολλά είδη, των υποχρεωτικά αναερόβιων βακτηρίων (obligate anaerobic), τα οποία ανήκουν, κυρίως, στο γένος Clostridium.

Τα βακτήρια, αυτά, είναι γνωστά και ως βακτήρια του βουτυρικού οξέος.

Tα βακτήρια, του βουτυρικού οξέος, ζυμώνουν την λακτόζη, του γάλακτος, και παράγουν πυρουβικό / πυροσταφυλικό οξύ, (pyruvate CH₃-CO-COO^– / pyruvic acid CH₃-CO-COOH).

Το πυροσταφυλικό οξύ, με τη σειρά του, οξειδώνεται σε ακετυλοσυνένζυμο Α (acetylCoA), από το ενζυμικό σύστημα της οξειδοαναγωγάσης πυροσταφυλικού-φερρεδοξίνης, με την ταυτόχρονη παραγωγή των αερίων CO₂ και H₂.

Ένα μέρος του ακετυλοσυνενζύμου Α μετατρέπεται σε οξικό οξύ, με ταυτόχρονη παραγωγή ATP.

Το άλλο μέρος, του ακετυλοσυνενζύμου Α, δημιουργεί το ακετοακετυλοσυνένζυμο Α (acetoacetylCoA).

Στη συνέχεια, το ακετοακετυλοσυνένζυμο Α, ανάγεται σε βουτυρυλοσυνένζυμο A (butyrylCoA), μέσω της παραγωγής β-οξυβουτυρυλοσυνενζύμου A (β-oxybutyrylCoA) και κροτονυλοσυνενζύμου Α, (crotonylCoA).

Ο μετασχηματισμός του βουτυρυλοσυνενζύμου A, σε βουτυρικό οξύ οδηγεί σε περαιτέρω παραγωγή ATP.

Έτσι, αυτή, το είδος της ζύμωσης παράγει μια σχετικά υψηλή απόδοση ενέργειας, με 3 mol ATP για κάθε mole γλυκόζης.

Κατά την διαδικασία, αυτή, μπορούν, επίσης, να παραχθούν μικρές ποσότητες,

— αιθανόλης (ethanol) και,

— ισοπροπανόλης (isopropanol).

Η βουτυρική ζύμωση στα γαλακτοκομικά προϊόντα είναι ανεπιθύμητη

Στην παραγωγή, των γαλακτοκομικών προϊόντων, τα βακτήρια, της ζύμωσης, του βουτυρικού οξέος, είναι σπορογόνα αναερόβια βακτήρια και ζυμώνουν το γαλακτικό οξύ για να παράξουν οξικό και βουτυρικό οξύ, CO₂ και H₂, κ.α.

Αυτή, η παραγωγή, των αερίων, ιδιαίτερα, η παραγωγή του Η₂ (το οποίο έχει χαμηλή διαλυτότητα στην υδατική φάση του τυριού), έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση, του ελαττώματος, της όψιμης διόγκωσης των τυριών, (late gas blowing).

Δείτε: Οπές σε σκληρά τυριά! Είναι πάντα καλές?

Το ελάττωμα, της όψιμης διόγκωσης, των τυριών, συνοδεύεται και από δυσάρεστες γεύσεις, λόγω, της υψηλής συγκέντρωσης, του βουτυρικού οξέος.

Από 2 g γαλακτικού οξέος παράγονται, 1 g βουτυρικού οξέος και 1000 mL αερίων.

Ως προϊόν ζύμωσης, το CO₂ είναι πάντα παρόν.

Παραγωγή του βουτυρικού οξέος και παραγωγή της βουτανόλης στα γαλακτοκομικά προϊόντα

Ποιοί είναι οι υπεύθυνοι μικροοργανισμοί?

Το ελάττωμα, της όψιμης διόγκωσης, των τυριών, οφείλεται, κυρίως, στη βλάστηση των σπορίων,

— του είδους Clostridium tyrobutyricum

— του είδους Clostridium butyricum,

— του είδους Clostridium sporogenes, και,

— του είδους Clostridium beijerinckii.

Τα σπόρια, αυτών, των βακτηρίων, βλασταίνουν στο αναερόβιο περιβάλλον του τυριού, παράγοντας βλαστικά κύτταρα, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη ζύμωση του βουτυρικού οξέος.

Το είδος Clostridium butyricum θεωρείται ότι εμπλέκεται στην ζύμωση βουτυρικού οξέος:

Γλυκόζη → βουτυρικό οξύ + οξικό οξύ + CO₂+ H₂

Το είδος Clostridium acetobutylicum θεωρείται ότι εμπλέκεται στην ζύμωση βουτανόλης:

Γλυκόζη → βουτανόλη + οξικό οξύ + ακετόνη + αιθανόλη + CO₂+ H₂

Το είδος Clostridium tyrobutyricum θεωρείται ως το κυρίαρχα υπεύθυνο.

Το είδος Clostridium tyrobutyricum, παρουσία του γαλακτικού οξέος, παράγει βουτυρικό οξύ και άλλα προϊόντα όπως είναι το οξικό οξύ.

Τί θα πρέπει εγώ να θυμάμαι

Τα σπόρια των βακτηρίων, του βουτυρικού οξέος, (κλωστρίδια),  δεν επιβιώνουν όταν, το γάλα τυροκόμησης  υποβάλλεται σε έντονη θερμική επεξεργασία.

Παρόλα αυτά, αυτά, τα σπόρια επιβιώνουν της παστερίωσης του γάλακτος.

Δείτε: Τί πρέπει οπωσδήποτε να γνωρίζετε για την παστερίωση του γάλακτος

Έτσι, αυτά, τα σπόρια θα συγκεντρωθούν στο τυρόπηγμα.

Στη συνέχεια, όταν, επικρατήσουν θερμοκρασίες άνω των 7 °C, αυτά, τα σπόρια θα αρχίσουν να βλαστάνουν και να αναπτύσσονται στο τυρί.

 

Δείτε περισσότερα:

Relevance and analysis of butyric acid producing clostridia in milk and cheese. Burtscher, Johanna & Domig, Konrad & Kneifel, Wolfgang. (2016). Food Control. 67. 96-113.

Methods of preventing growth of Clostridium tyrobutyricum and yeasts in silage. Thylin, I. (2000). Diss. Uppsala: Swedish university of agricultural sciences, pp 15, 17.

Anaerobic fermentations for the production of acetic and butyric acids. Yang, S.-T., Yu, M. Chang, W.-L. & Tang, I.-C (2013). In: Bioprocessing technologies in biorefinery for sustainable production of fuels, chemicals, and polymers. Yang, S.-T., El Enshasy, H. & Thongchul, N. (Eds). Hoboken: John Wiley & Sons Inc., pp 351-374.

Anaerobic sporeformers and their significance with respect to milk and dairy products. Doyle, Conor & Gleeson, David & Jordan, Kieran & Beresford, Tom & Ross, R & Fitzgerald, Gerald & Cotter, Paul. (2014). International journal of food microbiology. 197C. 77-87.