Este bine cunoscut faptul că randamentul și calitatea brânzei sunt afectate de genetica animală, de calitatea laptelui (elemente chimice, fizice și microbiologice), de tehnologia de producție și de tipul de cheag și lactate culturi utilizate în producţie.

O soluție pentru evitarea ratării proceselor tehnologice de fabricare o poate reprezenta tehnologia microîncapsulării, aspect care a făcut obiectul studiului cu titul ”Challenging Sustainable and Innovative Technologies in Cheese Production” semnat de Marko Vincekovi, Nevijo Zdolec, Jasminka Špoljari și Nataša Mikulec, de la Universitatea din Zagreb.

În cadrul studiului s-a luat în calcul faptul că microîncapsularea este văzută ca o abordare nouă pentru conservarea biodiversității și la furnizarea de ingrediente importante în brânză, deși trebuie avut în vedere faptul că încapsularea cu succes a sarcinii utile relevante pentru producția de brânzeturi, cum ar fi microorganismele, enzime, peptide, compuși aromatici, agenți chimici (Ca2+) și chiar esențiali uleiuri, poate fi extrem de provocatoare. În plus, combinații de mai mult de un activ ingredientul poate face procesul de încapsulare și mai complex.

Selecția tulpinilor LAB indigene pentru culturile de lapte

În general, siguranța și calitatea alimentelor depind de mulți factori specifici, inclusiv favorabil sau proprietăți microbiene dăunătoare. Îmbunătățirea siguranței și calității brânzei poate fi realizat prin aplicarea culturilor starter competitive sau a metaboliților acestora, care sunt capabili de prevenirea deteriorării brânzei și extinderea termenului de valabilitate.

Aceasta se realizează prin interacțiuni microbiene, reducând sau eliminând pericolele potențiale (de exemplu, agenți patogeni, producători de amine biogene, producători de micotoxine, bacterii rezistente) și care exercită efecte benefice asupra consumatorilor, întărind sănătatea prin proprietățile lor probiotice. În cadrul studiului, tulpinile LAB cu proprietăți probiotice au fost izolate din diferite nișe legate de produsele lactate, inclusiv din laptele crud de vacă sau de oaie.

Anterior, multe studii au fost concentrate pe implementarea tulpinilor probiotice în băuturi din lapte fermentat sau brânzeturi pentru a produce produse noi cu sănătate sporită beneficii. Cele mai adecvate tulpini pentru culturile starter sunt de obicei selectate dintre autohtone microbiota, deoarece sunt bine adaptate la mediul alimentar și la fabricarea specifică proces.

Procedura de selecție pentru potențialii debutanți ar trebui să implice toate criteriile cu potențial de risc, cum ar fi toxicitatea, rezistența antimicrobiană transmisibilă dobândită, sau căi inacceptabile din punct de vedere tehnologic.

Criterii generale de selecție

Criteriile generale de selecție culturile inițiale includ siguranța, proprietățile tehnologice și aspectele economice. Unele dintre criteriile specifice pentru selecția lor includ:

(1) producția rapidă și adecvată a acidului lactic, producerea de L (+)—acid lactic;

(2) creștere rapidă la diferite temperaturi, concentrații de sare și pH;

(3) metabolism homofermentativ;

(4) catalaza activitatea și hidroliza peroxidului de hidrogen;

(5) enzimă proteolitică și lipolitică activitate;

(6) toleranță sau sinergie față de alte componente microbiene ale culturii starter;

(7) producerea de compuși antimicrobieni;

(8) antagonism față de patogen și tehnologic microorganisme nedorite;

(9) lipsa rezistenței antimicrobiene, amine biogene, și producția de mucus; și în final

(10) proprietăți probiotice (toleranță la pH scăzut, toleranță la sărurile biliare, aderența la celulele intestinale umane).

Aspectul senzorial al brânzeturilor tradiționale

Aspectul senzorial al brânzeturilor tradiționale pot fi obținute și conservate prin utilizarea unor tulpini autohtone selectate ca culturi starter în laptele tratat termic. O altă tehnică posibilă în fabricarea brânzeturilor este introducerea culturilor starter sub formă de zer colectat cu o zi înainte de se face branza.

Pe lângă caracteristicile de calitate, microbiota autohtonă din forma de culturi protectoare, adaugata de obicei ca culturi adjuvante, poate afecta igiena și caracteristicile de siguranță ale brânzei.

Culturile protectoare nu modifică proprietățile senzoriale de brânză, ci, mai degrabă, siguranța brânzei prin suprimarea microbiotei patogene. În acest sens, proprietățile lor antimicrobiene în producția de brânzeturi sunt direcționate către mucegaiurile toxigenice, microbiotă producătoare de amine sau agenți patogeni de origine alimentară, cum ar fi Listeria monocytogenes.

Aplicarea tulpinilor de bacterii microîncapsulate

În ciuda aplicării lor extinse în industria farmaceutică, produsele microîncapsulate sunt încă o raritate în industria alimentară. Este un fapt bine stabilit că viabilitatea

tulpinile probiotice din produsele alimentare este adesea restricționată de mulți factori.

În acest scop, au fost stabilite unele metode alternative pentru a proteja microorganismele împotriva nedoritelor condiții de mediu. Una dintre cele mai promițătoare tehnici de protecție împotriva bacteriilor este microîncapsulare. Gomes da Cruz și colab. sugerează ca o posibilă soluție la pierderi de viabilitate datorate sărării sau depozitării prelungite.

Microîncapsularea este definită ca un proces de acoperire a particulelor mici de solide, lichide, sau componente gazoase, cu un material de acoperire protector, oferind astfel numeroase beneficii materialelor încapsulate. Unul dintre principalele sale avantaje este eliberarea controlată, prin care ingredientele active sunt eliberate la rate controlate pe termen lung perioade.

Aceasta îmbunătățește stabilitatea culturilor inițiale și/sau adjuvante cu o reducere

în timpul coacerii. Există multe recenzii extinse despre tehnicile de microîncapsulare utilizat în industria alimentară, în principal pe baza diferitelor ingrediente bioactive de încapsulare și metodele care sunt utilizate.

Cel mai des sunt utilizate tehnologiile de acoperire prin pulverizare și utilizarea de gel-particule pentru microîncapsularea probioticelor. Diferite tipuri de material de încapsulare au fost folosite pentru a capta bacteriile probiotice, dar cel mai eficient este alginatul.

Păstrarea viabilității

Goderska și colab. a demonstrat că Lactobacillus rhamnosus a microîncapsulat în matricea de alginat și-au păstrat viabilitatea până la 48 de ore, spre deosebire de celulele libere care au fost inactivate complet în aceleași condiții. În mod similar, Abd-Elhamid a demonstrat că microîncapsularea a crescut semnificativ supraviețuirea Bifidobacterium adolescentis în Kariesh brânză în timpul depozitării la rece.

Cu toate acestea, prin contrast, Godward și Kailasapathy au susținut că microîncapsularea celulelor probiotice în brânza Feta a provocat o pierdere microbiană mai mare, probabil prin inhibarea eliminării metaboliților celulari care s-ar fi putut acumula în interiorul capsulei.

Pe lângă viabilitatea microbiană crescută, microîncapsularea poate afecta, de asemenea, proprietățile chimice și fizice ale alimentelor care conțin bacterii microîncapsulate. Într-un sondaj realizat de Ozer et al., autorii au remarcat că dezvoltarea de proteoliză a fost mai pronunțată la brânzeturile care conțin bacterii probiotice în formă încapsulată.

În ciuda celor menționate mai sus, de fapt, tehnologia de microîncapsulare trebuie să devină un instrument de zi cu zi în dezvoltarea alimentelor funcționale și durabile, care nu poate fi însă realizată decât printr-o cercetare cuprinzătoare.

Microîncapsularea în producția de brânză

Procesul de încapsulare implică captarea substanțelor active într-un altul material de perete de substanță care produce particule la diferite scale. În general, există două forme și structuri (morfologie) principale ale sistemului de încapsulare:

-tip matrice (sfere) și de

-tip miez-înveliș (capsule).

Substanța care este încapsulată este de obicei etichetată ca miez, umplere, fază activă, internă sau sarcină utilă, în timp ce materialul peretelui este utilizat pentru încapsulare este etichetată ca membrană de acoperire, înveliș, capsulă, material purtător, extern fază sau matrice.

Tehnologia de încapsulare poate contribui în mod semnificativ la procesul de producție a brânzei, și poate proteja ingredientele încapsulate într-o barieră eficientă împotriva mediului factori precum oxigenul, lumina, radicalii liberi etc. și permit controlul acestora livrare.

Datorită popularității tot mai mari a utilizării materialelor naturale, încapsularea în polimeri biodegradabili devine versatilă. Biopolimerii sunt relativ ușor de obținut din surse naturale și pot fi preparate și cu ajutorul microorganismelor sau sintetizate cu precizie și cu proprietăți predeterminate.

Tehnici de abordat

Numeroase tehnici pot fi utilizate pentru încapsulare în matrici biopolimerice, dar

metoda de gelificare ionică este adesea utilizată în producție, în principal pentru că folosește condiții blânde pe tot parcursul procesului de încapsulare.

Încapsularea în microparticulele biopolimerice se îmbunătățește continuu și în mare parte avansează în direcția îmbunătățirea proprietăților fizico-chimice, funcționale și de eliberare, ținând cont de tehnologia de încapsulare, și poate contribui semnificativ la procesul de producție a brânzei.

Totodată, poate proteja ingredientele încapsulate într-o barieră eficientă împotriva mediului factori precum oxigenul, lumina, radicalii liberi etc. și permit controlul acestora livrare.

Determinanți

Procesul de încapsulare depinde de tipul de biopolimeri utilizați, deoarece aceștia variază compoziția și proprietățile fizico-chimice ale acestora. Pentru a realiza încapsularea cu succes de ingrediente active, alegerea corectă și înțelegerea structurii biopolimerului sunt necesare.

Procesul de încapsulare și eficacitatea acestuia depind în general de materialul care urmează să fie încapsulat (sarcină utilă), materialul matricei de încapsulare și metoda/procesul de încapsulare. Selectarea corectă a condițiilor de încapsulare poate duce la funcționalitatea și proprietățile dorite ale încapsulării sistemelor.

Înainte de a continua cu procesul de încapsulare, unele probleme care pot apărea ar trebui fi analizate. Dezvoltarea microparticulelor cu mai mult de un ingredient activ începe cu determinarea condiţiilor de pregătire. Este important să se observe influența fiecărei componente utilizate în procesul de încapsulare.

De exemplu, natura microorganismelor este aceea de a interacționa cu mediul lor. Astfel, este important să se determine interacțiuni moleculare cu alte componente înainte de procesul de încapsulare.

Încapsularea în matrice biopolimerice

Încapsularea în matrice biopolimerice este potrivită pentru formularea particulelor încărcate cu mai mult de un ingredient, cum ar fi bacterii lactice, enzime și agenți chimici (relevant pentru procesul de producție a brânzei, adică Ca2+).

Ce face ca acest lucru să fie provocator, este încapsularea simultană a mai mult de un ingredient. Aceste tipuri de particule poate fi creat astfel încât miezul interior să conțină cultură bacteriană, în timp ce învelișul exterior conţine enzime.

În funcție de dezirabilitatea fundamentală, ingredientul activ din carcasa exterioară se eliberează mai repede, în timp ce materialul de bază se eliberează cu o viteză semnificativ mai mică. În mod remarcabil, cercetările privind dezvoltarea și implementarea acestor tipuri de microparticulele din procesul de producere a brânzei sunt inexistente.

Opțiunea potrivită pentru încapsularea de particulele încărcate simultan cu mai multe ingrediente pot avea ca rezultat un produs care poate să fie ușor de implementat în producția de brânzeturi, simplificând întregul proces din punct de vedere tehnologic.

Accelerarea maturării

Pe parcursul producției de brânzeturi, există procese, cum ar fi maturarea brânzei, adică nu este pe deplin controlabil. Acest lucru nu este doar consumator de timp, ci și un proces foarte complex care implică descompunerea enzimatică a conținutului de proteine, carbohidrați și lipide de caş.

Utilizarea tehnologiei de încapsulare permite accelerarea maturării brânzei prin utilizarea de aromă încapsulată. Acest lucru este important deoarece, convențional,  adăugarea enzimei libere nu este în general recomandată din cauza influenței negative asupra aromei și texturii.

În plus, enzima încapsulată convenabil poate fi separat fizic de amestecul de caș în timpul fabricării brânzei și poate fi eliberată în matrice în timpul maturării. Acesta este doar un exemplu care arată cum tehnologia de încapsulare poate fi implementată în procesul de producere a brânzeturilor.

Fortificarea brânzei

Pe lângă accelerarea maturării brânzei, tehnologia de încapsulare este folosită în principal pentru fortificarea brânzei cu compuși bioactivi sau pentru a crește durata de valabilitate a produselor din brânză.

Este bine cunoscut faptul că, dacă sunt prezente într-o cantitate adecvată de alimente, probioticele pot rezista condiții ostile în tractul gastrointestinal, aderă la celule și promovează efectele pozitive.

Durabilitatea microorganismelor probiotice din orice aliment depinde de nu doar depozitarea alimentelor, ci și de matricea alimentară în sine, precum și componentele acesteia (grăsimi, proteine, conținutul de umiditate). Cu toate acestea, mai important, bacteriile probiotice trebuie să fie stabile în timpul condițiile de prelucrare și depozitare a alimentelor.

Cu toate acestea, microorganismele, cum ar fi bacteriile de acid lactic, prezintă o supraviețuire scăzută în produsele alimentare, precum și în timpul producției de alimente, în timp ce încapsularea duce la conservarea lor. De exemplu, Afzaal et al. au încapsulat bacterii probiotice, care au dus la o rată de supraviețuire semnificativ mai mare, cu îmbunătățires stabilității și protecției în timpul producției de brânză.

Mai mult, Ningtyas et al. Au determinat că probioticele încapsulate cu adaos de glucan și emulsie de fitosterol, au menținut un număr de celule viabile pe tot parcursul depozitării cremei de brânză.

Încapsularea bacteriilor probiotice

Încapsularea bacteriilor probiotice poate fi utilă pentru procesul de producție a brânzei și, atunci când se ia în considerare supraviețuirea și protecția acestuia, există posibilitatea includerii aditivilor naturali. Aceasta poate îmbunătăți și mai mult supraviețuirea bacteriilor și chiar să-și îmbunătățească abilitățile.

Astfel, selecția corectă a materialului natural de încapsulare, viabilă economic în procesul de producție și selecția co-încapsulanților compatibili, este esențială, ca importanţă.

Dar, când se ia în considerare implementarea tehnologiilor neconvenționale în procese convenționale de producție a brânzei, încapsularea în microparticule biopolimerice oferă numeroase beneficii.

Cu toate acestea, unele probleme senzoriale pot apărea în continuare. De exemplu, microparticulele sunt în general în intervalul de dimensiuni de 1–1000 m, iar acest lucru poate influența aprecierea consumatorilor pentru produs.

Etalonul de aur

Când se are în vedere aplicarea microparticulelor în produsele alimentare reale, adică, în cazul de față, în brânză, pe lângă îmbunătățirea proprietății componentelor, protecția și eliberarea susținută/controlată, microparticulele pot oferi beneficii în ceea ce privește caracteristicile senzoriale.

Potrivit unor rapoarte, consumatorii au arătat o preferință ridicată pentru produsele cu dimensiuni ale particulelor în intervalul 250-500 m și aceasta a fost asociată cu calitățile atractive, cum ar fi aspectele crocante și granularitatea, care nu au fost percepute în intervale de dimensiuni mai mici. În plus, există câteva rapoarte în care dimensiuni de 620–980 m nu au avut nicio influență negativă asupra acceptabilității senzoriale a produsul alimentar real.

Având în vedere acest lucru, pe lângă numeroasele beneficii pe care le poate oferi microîncapsularea ingredientelor relevante pentru producția de brânză, caracteristicile senzoriale de dorit suplimentare pot fi obținute pentru produsele din brânză.

Știința modernă a încapsulării avansează, pentru că ia în considerare materialele care pot adăuga funcționalitatea dorită particulelor, făcându-le mai mult decât elemnte de dorit. Însă, deși știința încapsulării a ajutat la producerea unor sisteme extrem de sofisticate, etalonul de aur pentru încapsularea microorganismelor rămân particulele de alginat de calciu.

Încapsularea simultană (mai mult de un ingredient activ), îi sporește eficiența și

poate avea chiar un efect sinergic. Este de așteptat ca, în curând, formulări microîncapsulate cu ingrediente multiple nu numai că vor avea o introducere lină în procesele convenționale de producție de brânză, dar și în producția de alimente,  în general.