Enzimat dhe mikroflora fermentuese në prodhimet prej brumi

Tema 12: Enzimat dhe mikroflora fermentuese në prodhimet prej brumi.

12.1. Enzimat, roli i tyre, natyra kimike e vetitë e përgjithshme të enzimave

Enzimat jane substanca organike të ndërlikuara që kryejnë rolin e katalizatorit të reaksioneve biokimike,prandaj quhen dhe katalizatorë biologjike ose biokatalizator.

Enzimat marrin pjesë në zhvillimin e shumë reaksioneve biokimike të shpërbërjes e të sintezës, të komponimeve të thjeshta e të ndërlikuara,të cilat përbëjnë bazën e shkëmbimit të lëndës dhe energjisë.Mikroorganizmat kanë një numër të madh enzimash me veti e veprime të shumëllojshme.

Natyra kimike e enzimave.Enzimat janë substancat me natyrë proteike.Ato janë proteina të thjeshta (proteina te thjeshta,pra aminoacide te lidhura ne vargje) e proteina të përbëra.

Enzimat e perbera përbëhen nga dy pjesë:nga pjesa aktive që quhet koenzimë me natyrë joproteinike e nga pjesa specifike me natyrë proteinike që quhet apoenzimë.Të  dyja këto pjesë përbëjnë enzimën e plotë ( haloenzime) (pjesë joproteike) (pjesa proteike) (enzima e plotë)

Koenzima,si pjesë aktive,kushtëzon veprimtarinë e reaksionit biokimik,kurse apoenzima përcakton specificitetin.Ka enzima që kanë të njëjtën koenzimë,por apoenzime të ndryshme e si rrjedhim katalizojnë reaksione të veçanta.

Vetitë e përgjithshme të enzimave.Enzimat kanë një varg vetish,që i dallojmë nga katalizatorët kimike.Me kryesore janë:veprimtaria katalitike shumë e lartë e tyre;veprimi specifik ose shumë i posaçem i tyre,që do të thotë se ato veprojnë mbi substrate të caktuara prej të cilit marrin dhe emrin;paqëndrueshmeria (labiliteti) e madhe e enzimave ndaj kushteve të mjedisit,si temperaturës,pH-shit,pranisë së disa substancave kimike etj.Kjo lidhet me natyrën kimike të enzimave, që si proteina mpiksen (denatyrohen) e pakësojnë ose humbasin veprimtarinë e tyre katalitike.

12.2. Ndikimi i temperaturës, pH-it,a ktivatoreve e inhibitoreve në aktivitetin enzimatik.

Veprimtaria e enzimave varet nga ndikimi i kushteve të ndryshme të mjedisit,ku më kryesoret janë:temperatura,pH-shi,inhibitorët etj.

Temperatura.Veprimtaria e enzimave ritet me ritjen e temperaturës.Kjo ndodh deri në një temperaturë të cak,pastaj ajo bie.Veprimtaria më e lartë arihet në një vlerë të caktuar të temperaturës që quhet temperatura optimale,që për shumicën e enzimave është 35^o - 45^oC. Ritja e mëtëjshme e temperaturës e pakëson veprimtarinë e enzimave e pastaj e ndërpret,sepse si proteinë ajo pëson ndryshime të theksuara,denatyrohet.

Sipas shkallës së ndjeshmërisë ndaj temperaturës enzimat i ndajmë në dy grupe:të paqëndrueshme ndaj temperaturës ose termolabile, që durojnë deri në temperaturat 55-65^oC dhe të qëndrueshem ndaj temperaturës ose termostabile, që durojnë ngrohjen deri 75^oC.

Reaksioni i mjedisit ose pH-shi.Veprimtaria e enzimave kryhet brënda kufijve të caktuara të pH-shit.Disa enzima kanë veprimtari të lartë në pH-sh acid,p.sh.pepsina në pH 1.5-2;disa të tjerë në pH-sh asnjëanës,p.sh.maltaza e majave në pH 6.7-7.2.VIera shumë më të ulta ose më të larta shkaktojnë,dobësimin dhe ndërprerjen e veprimtarisë së enzimave,sepse shkatërojnë proteinën.

Inhibitorët janë subtanca kimike,që frenojnë ose ndërpresin veprimtarinë e enzimave.Ata ndahen në dy grupe kryesore:

Inhibitore të përgjithshëm, që çaktivizojnë pa përjashtim të gjitha enzimat,p.sh kripërat e metaleve të rënda të plumbit (Pb),mërkurit (Hg) etj,acidet e bazat shumë të forta etj.

Inhibitorë të posaçëm (specifike),që veprojnë vetëm mbi disa enzima të caktuara.Kështu shpjegohet edhe veprimi si inhibitor i një numri të madh substancash,që gjejnë përdorim të gjërë në mjekësi (p.sh. antibiotikët, sulfamidet e ilaçe të tjera),në bujqësi (p.sh insektmbytësit, fungicidet, herbicidet etj.) në industrinë ushqimore ( konservantet etj.).

Aktivatorët. Disa elemente e substanca kimike e rrisin veprimtarinë e enzimave,prandaj quhen aktivatorë.Si aktivatorë mund të shërbëjne jonet e disa metaleve,si Cu,Fe,Mg,Zn etj.

12.3. Emërtimi i enzimave dhe klasifikimi i tyre

Lënda mbi të cilën vepron enzima quhet substrat.Sipas emrit të substratit mbi të cilin ajo vepron e në bazë të reaksionit që ata shpejtojnë,duke i shtuar rrënjës së fjalës prapa-shtesën-azë mer emrin edhe enzima psh laktoz---laktaza, maltoz ---maltaza,amilaza,hidrolaza,oksidaza etj.Deri tani janë studiuar 1000 enzima,por numri i tyre është akoma më i madh.

Klasifikimi i enzimave bëhet në bazë të reaksioneve që ata shpejtojnë (katalizojnë).Kështu,të gjitha enzimat ndahen në 6 klasa.Çdo klasë ndahet në grupe dhe nëngrupe të vogla.Klasat dhe disa nga përfaqesuesit me kryesorë janë:

1.    Oksidoreduktazat.Në këtë klasëbëjnë pjesë enzima,që katalizojne reaksione oksido-reduktuese.Nga këto më të rëndesishem janë dehidrogjenazat, që kanë veti të marrin hidrogjenin nga një substance e tia japin një substance tjetër sipas skemë.

AH₂+B→A+BH₂

Substanca AH₂ që i merret hidrogjeni,çhidrogjenizohet dmth oksidohet,kurse substanca B, që i jepet hidrogjeni,reduktohet.Kështu,reaksioni quhet oksido-reduktues.

Dehidrogjenazat ndahen në dy grupe:anaerobe dhe aerobe.

2.    Transferazat Këtu bëjnë pjesë enzima,që transferojnë grupe të ndryshme,si fosfat,aminik etj, nga një komponim tek tjetrin sipas skemës;

          Ax+B←A+Bx

Ndër enzimat më të rëndësishme të kësaj klase janë fosfotran-sferazat, që e transferojnë grupin fosfat nga ATP (adezinotrifosfat) në substanca të tjera.

3.    Hidrolazat.Në këtë klasë bëjnë pjesë një numër shumë i madh enzimash.Ato kanë veti të hidrolizojnë substancat e ndryshme prej të cilave marrin edhe emrin.Grupet më kryesore janë:

Karbohidrazat katalizojnë hidrolizën e sintezën e polisaharideve, si psh. amilazat,saharaza të saharozit,laktaza të laktozit,celulazat të celulozës etj.Proteazat bëjnë hidrolizën e proteinave e polipeptideve, si psh pëpsina,që sekretohet në stomak,tripsina,që prodhohet nga pankreasi, kimozina,që ndodhet në mullëz,ficina,që ndodhet në qumështin e fikut etj.Esterazat bëjnë hidrolizën e estereve,psh lipazat,që zbërthejnë lyrat në glicerinë dhe acide lyrore,klorofilaza,që katalizon shpërbërjen e klorofilit.

4.    Liazat.Në këtë klasë hyjnë enzima,që zberthejnë substanca të ndryshme jo me mënyrën e hidrolizës.Përmendim dekarboksidazat,që katalizojnë shkëputjen e CO₂,dhe dezaminazat,që shkëputin grupin aminik.

5.    Izomerazat katalizojnë izomerizimin (shndërrimin me njëra-tjetrën të substancave me struktura të afërta) e substancave të rëndësishme të metabolizmit.

6.    Ligazat.Enzimat e kësaj klase quhen edhe sintetaza.Ato kanë veti të bëjnë bashkimin (sintezën) e dy molekulave,psh glutaminsintetaza sintetizon glutaminën nga acidi glutamik dhe amoniaku.

12.4. Mikroflora e miellit dhe ndikimi i saj në prodhimet e brumit.

Studimi i mikroflorës së drithërave dhe sidomos i mikroflorës së miellit është shumë i rëndësishëm,për faktin se kjo mikroflorë shpesh bëhet përgjegjëse për alterimet që pëson vetë mielli si dhe produktet e brumit në përgjithësi.

Përmbajtja e mikroorganizmave në miell varet nga këta faktorë;përmbajtja e mikroorganizmave në drithin nga i cili është marrë;shkalla dhe karakteri i pastrimit të drithit para bluarjes;bluarja dhe rendimenti i miellit (rrezja e miellit);kushtet e ruajtjes (vendi i depozitimit,temperatura. lagështira, etj);kushtet e transportit.

Në periudhën e parë të ruajtjes mielli ka mikroflorën tipike të drithit.Në kushte normale të ruajtjes,kur lagështira e miellit është më e ulët se 13%,mikroorganizmat nuk zhvillohen.Gjatë ruajtjes së miellit mund të zhvillohen procese që përmirësojnë ose keqësojnë cilësinë e tij. Staxhionimi ndikon në përmirësimin e cilësisë së miellit.Gjatë stazhionimit sasia absolute e glutenit pakësohet,përmirësohet elasticiteti,ritet aftësia ujëthithëse e miellit.Një pjesë e amidonit shpërbëhet,për pasojë korja e bukës së prodhuar nga ky miell merr ngjyrë të bukur.Karotina shpërbëhet duke ndikuar në zbardhjen e miellit e për pasojë edhe të bukëve.Të gjitha këto procese zhvillohen nën veprimin e enzimave të vetë miellit.Me rritjen e lagështirës së miellit deri në 15% krijohen mundësi për zhvillimin e myqeve dhe në lagështirë 17% zhvillohen edhe majatë e bakteret.Ritja e lagështirës në masën e miellit,zakonisht ndodh kur mielli i ngrohtë pas bluarjes depozitohet në magazina me dysheme prej guri,asfalti ose betoni.

12.5. Mikroflora e brumit te bukës (majate, bakteret laktike)

Evolimi i teknologjisë së bukës e ka pakësuar në mënyrë progressive veprimin e florës bakteriale,duke i dhënë përparësi inokulimit masiv të bukës me maja.

Mikroflora e brumit te bukës

Prodhimi i bukës bëhet nëpërmjet një sërë operacionesh,ndër të cilat më kryesore janë: 1-përgatitja e brumit, brumosja. 2-fermentimi (në dy faza). 3-pjekja.4-ruajtja.

Në përgatitjen e bukës e në mënyrë të vecantë në fermentimin e brumit,një rol të vecantë luajnë mikroorganizmat,sidomos,majatë dhe bakteret laktike.Si burim i këtyre mikroorganizmave është mielli.Në brumërat e përmendura më sipër krijohen kushte të përshtatshme zhvillimi për këto grupe mikroorganizmash.

Fermentimi i brumit të bukës bëhet me maja buke (maja indriustriale) ose me brumë të ardhur. Majaja e bukës prodhohet në fabrikat e majave e mund të përdoret në gjendje të presuar,të thatë ose të lëngshme.Majatë e bukës ose indriustriale përbëhen nga qeliza të kulturave të pastra të Saccharomyces cerevisiae.Në brumin e ardhur,që përgatitet nga brumi mëmë ose nga brumi farë, ndodhen përveç majave të gjinisë Saccharomyces cerevisiae & Saccharomyces panis fermentati, Saccharomyces minor etj,si dhe baktere të fermentimit laktik homofermentues e heterofermentues.

12.6. Prodhimi i majasë së bukës, mikroorganizmat e dëmshme në prodhimin e saj.

Majaja e bukës ose majaja industriale,prodhohet në fabrika të posaçme me anën e procesit të shumëzimit të qelizave të majave të gjinisë Saccharomyces të llojit S. cerevisiae.Procesi i shumëzimit kryhet në mjedis ushqyes të lëngët në temperaturë rreth 30⁰C e në prani të një ajrimi të fuqishëm e përbën procesin bazë në të cilin bazohet prodhimi i majasë industriale.

Laborator                                                                        Fabrikë

S.cerevisiae

Mjedis ushqyes

Fazat kryesore të procesit të prodhimit te majasë janë:1-Prodhimi i kulturës së pastër laboratorike (sipas skemës së ngjashme me skemën e prodhimit të majasë së birrës);2-përgatitja e mjedisit ushqyes;3-shumëzimi i qelizave të majasë;4-ndarja e majave nga mjedisi ushqyes i lëngët dhe presimi.Si mjedis ushqyes për rritjen dhe shumëzimin e majave përdoret,zakonsisht,melasa,që është një mbeturinë e industrisë së prodhimit të sheqerit.Ajo është një lëng i trashë,me ngjyrë kafe të errët,që përmban 75-80 %lëndë të thatë,nga e cila rreth 50% janë sheqerna,kryesisht sakarozë dhe 30% lëndë organike jo sheqerore dhe substanca inorganike. Për përgatitjen e lëngut ushqyes për rritjen dhe shumëzimin e majave, melasa hollohet deri 10 -15% sheqer dhe sterilizohet nga 98⁰C-105⁰C për të shkatërruar mikroorganizmat,duke siguruar kështu një mjedis steril për zhvillimin e majave.Procesi zgjat 24 orë në temp 29- 30⁰C në mjëdis me pH 4.5-5.5. Për prodhimin e majasë së bukës përdoren ato raca majash të gjinisë saccharomyces cerevisae,që shumëzohen mirë në mjedis ushqyes melase e janë të qëndrueshme gjatë ruajtjes në gjendje të presuar ose thatë.

Shumëzimi bëhet në enë të posaçme (tanke) pas hedhjes në lëng të kulturës së pastër (majasë farë),duke përdorur një regjim ajrimi të fortë në mënyrë që qelizave të majave t`iu sigurohet sasia e nevojshme e oksigjenit.Në rast mungese ose pamjaftushmërie oksigjeni në mjedis,majatë do të zhvilloheshin në kushte anaerobe e si rrjedhim nga zbërthimi i sheqernave do të jepnin më shumë alkool etilik e CO2 dhe më pak masë qelizore.Gjatë procesit të shumëzimit të majave qelizat kanë forma vezore ose sferike.Në kushet e ajrimit të fortë bëhet bulëzimi i rregullt i tyre e shpesh qeliza bijë shkëputet nga qeliza mëmë më përpara se të arrijë madhësinë e saj. Ndarja e qelizave të majave nga mjedisi i lëngët bëhet shpejt me anën e një separatori ose centrifuge,pastaj shpëlahet me ujë të ftohtë e më pas përqëndrohet e presohet në filtër prese.Në këtë mënyrë merret maja e presuar që është një masë qelizash në formë brumi të shkrifët më ngjyrë kremi të hirtë deri në të verdhë,që përmban 73-75% lagështirë.E paketuar ajo ruhet ne të ftohtë deri në 4⁰C.

Majaja e thatë,merret pas shndërrimit në kokërriza e pas tharjes ne temperatura jo të larta me lagështirë 7.5-9%.E ambalazhuar dhe e mbyllur mirë qe të mos ketë takim me mjedisin,majaja e thatë,mund të ruhet për një kohë të gjatë në temperaturë 15-16⁰C.

Mund të themi që prodhimi i majasë së bukës është një proces delikat bioteknologjik e me një rëndësi të veçantë,për faktin se kërkon mjedise terreni e ushqimi steril në mënyrë që të podhohet maja e pastër me cilësi e siguri të lartë.

12.7. Mikroorganizmat e dëmshme në prodhimin e majasë së bukës, rëndësia e kontrollit mikrobiologjik.

Si burim infektimi me mikroorganizma të dëmshëm mund të jenë:

Lëndët e para,lëndët ndihmëse (uji,ajri), mbeturinat në aparaturat e prodhimit,të terrenit ushqyes dhe të majave farë,kur nuk lahen mirë.Nga mikroorganizmat që dëmtojnë prodhimin, mund të përmendim bakteret sporogjene,bacillus mesentercus,subtilis etj.Bakteret acido formuese,si leuconostoc mesenteroides;kokët si mikrokokët (Micrococcus,Tetracoccus,Sarcina, etj).Mikoorganizma të tjera të dëmshme janë dhe majatë e ngjashme me to si torulopsis e candida (maja të egra).

Zhvillimi i procesit të majave mund të ndiqet në lëngun e kazanit të shumëzimit me anën e vrojtimeve mikroskopike

Majaja e presuar quhet e cilësisë së mirë kur sasia e mikroorganizmave të ngjashëm me majatë nuk është më e lartë se 30 %.Në maja nuk lejohen bakteret e kalbëzimit.Kontrolli i majasë së bukës realizohet në laboratorin mikrobiologjik të fabrikës,ku për çdo prodhim maja tregëtare kryhen këto analiza:numri total i mikroorganizmave aerobe;egzaminimi i majasë së bukës për koliforme;egzaminimi për maja të egra;përcaktimi i qelizave jo të gjalla të majasë etj.

Kontrolli i mikroflorës së majave të bukës nuk kryhet vetëm në produktin e gatshëm,por në të gjitha fazat e prodhimit të tij.