استارتر ماست و نحوه عملکرد آن

ماست شناخته‌شده‌ترین محصولات تخمیری لبنی و محبوب‌ترین آن در سراسر جهان است. ماست در کشورهای اطراف مدیترانه، آسیا و اروپای مرکزی بیشترین مصرف را دارد. قوام، طعم و عطر آن از یک منطقه به منطقه دیگر متفاوت است. در بعضی مناطق ماست به صورت یک مایع بسیار ویسکوز تولید می‌شود، در حالی که در سایر کشورها به شکل ژل نرم‌تر است. ماست همچنین به صورت دسر یا به عنوان نوشیدنی به صورت یخ‌زده تولید می‌شود. طعم و عطر ماست با سایر محصولات اسیدی‌شده متفاوت است و دارای مواد معطر فرار شامل مقادیر کمی اسیداستیک و استالدهید است. ماست به طور معمول به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شود:
•ماست قالبی

• ماست همزده
• ماست نوشیدنی مانند دوغ
• ماست یخ‌زده (منجمد)
• ماست تغلیظ شده مانند لبنه

باکتری‌های اسید لاکتیک مرسوم
باکتری‌های اسید لاکتیک گروه اصلی میکروارگانیسم‌هایی هستند که برای چندین دهه برای تولید شیرهای تخمیری با موفقیت مورد استفاده قرار گرفتند. این میکروارگانیسم‌ها متعلق به جنس‌های لاکتوکوکوس، لوکونوستوک، پدیوکوکوس، استرپتوکوکس، و لاکتوباسیلوس هستند و براساس مورفولوژی آن‌ها به کوکسی و میله‌ای، و با توجه به رشد بهینه مورد نیاز آن‌ها به استارترکالچرهای مزوفیل و ترموفیل تقسیم می‌شوند که می‌توانند به ترتیب در دمای C°30-20 یا C°45-37 رشد کنند. اگرچه رویکرد مرسوم به ترکیب ارگانیسم‌ها در یک استارتر کالچر مبتنی بر دمای رشد مطلوب آن‌ها است، اما رویکرد فعلی متفاوت است. بنابراین، در دسترس بودن استارتر کالچرهای لیوفیلیزه یا منجمد مستقیم (DVS یا DVI) در بازار، فرصتی را برای تولیدکننده‌های شیرهای تخمیری برای مخلوط کردن انواع مختلف باکتریایی فراهمکرده است. به عنوان مثال:

1. افزودن میکروارگانیسم‌های پروبیوتیک به ماست و سایر محصولات لبنی.
2. اختلاط میکروارگانیسم‌های مزوفیلی در ماست برای تغییر ویژگی محصول.
3. استرپتوکوکس ترموفیلوس گاهی اوقات به استارترکالچر خامه ترش اضافه می‌شود و ویسکوزیته محصول را افزایش می‌دهد. همین باکتری در طول تولید پنیر چدار با گونه‌های لاکتوکوکوس مخلوط می‌شود.
   تخمیر
   ماست با کالچرهای زنده و فعال لاکتوباسیلوس دلبروکی زیرگونه بولگاریکوس و استرپتوکوکوس ترموفیلوس تهیه می‌شود. استفاده از لاکتوباسیلوس بولگاریکوس و استرپتوکوکوس ترموفیلوس برای تولید ماست دارای سابقه تاریخی است، به این دلیل که آن‌ها غالباً از ماست طبیعی تولید شده توسط مردم بومی خاورمیانه جدا شده‌اند. با این حال، دلایل خوبی برای استفاده از این دو میکروارگانیسم وجود دارد. زیرا در هنگام رشد در شیر این دو باکتری به طور هم‌افزایی با هم تعامل دارند. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) لازم میداند که این دو اسید لاکتیک باکتری خاص در محصولی که ماست نامیده شود، وجود داشته باشد. اگرچه ممکن است کالچرهای دیگری نیز به ماست اضافه شوند. در محیط شیر، لاکتوباسیلوس و استرپتوکوکوس با هم وجود دارند و در یک رابطه پایدار که به عنوان protocooperation نیز شناخته می‌شوند، تعامل سودمندی دارند. protocooperation که قبلاً به عنوان هم‌زیستی بیوشیمیایی تعریف شده بود، شامل تبادل متابولیت‌ها و یا عوامل محرک است. بیشتر سویه‌های استرپتوکوکوس نیازهای غذایی کمتری دارند و از این رو در ابتدا شیر رشد می‌کنند. در حقیقت، در اولین رشد نمایی، استرپتوکوکوس رشد می‌کند و هیچ رشدی از لاکتوباسیلوس مشاهده نمی‌شود. در فاز دوم، با شروع کاهش pH شیر، رشد استرپتوکوکوس (تحمل اسید کمتری) کند می‌شود و چندین فاکتور رشد مانند فرمات، پیروات، فولات، CO2 و حتی برخی اسیدهای چرب زنجیره بلند که رشد بولگاریکوس را تحریک می‌کند باعث رشد لاکتوباسیلوس (تحمل اسید بیشتر) به صورت نمایی می‌شود. لاکتوباسیلوس، به نوبه خود، پروتئازهای دیواره سلولی و پپتیدازهای سیتوپلاسمی که کازئین را به پپتیدها هیدرولیز می‌کنند، متعاقباً به اسیدهای آمینه تقسیم می‌شود را آزاد می‌کند. از آنجا که سویه‌های استرپتوکوکوس فاقد پروتئازهای خارج سلولی هستند، رشد آن‌ها به وسیله آمینواسیدهای تولیدی توسط لاکتوباسیلوس به صورت نمایی برای فاز دوم تحریک می‌شود. در انتها رشد لاکتوباسیلوس در فاز سوم ادامه پیدا می‌کند.
   نتیجه کاربردی هم‌افزایی این است که هر دو گونه به سرعت رشد می‌کنند و بطور فعال لاکتوز را به اسید لاکتیک متابولیزه می‌کنند تا تخمیر شیر به ماست طی 3 تا 4 ساعت انجام شود در حالیکه یک گونه به تنهایی ممکن است 12 تا 16 ساعت طول بکشد تا همان سطح اسیدیته را تولید کند. میکروکلنی‌های هر دو گونه اسید لاکتیک کافی تولید کرده‌اند تا باعث شود پروتئین اطراف آن منقبض شده و فضای خالی ایجاد کند. علاوه بر این، متابولیت‌های آزاد شده توسط این دو گونه، عطر و طعمی به ماست می‌دهند که کاملاً متفاوت از هر شیر تخمیری دیگری است. استالدهید در سطوح حداکثر 40 میلی‌گرم بر لیتر مهمترین عنصر پروفایل عطر و طعم است، و مسیر اصلی برای تولید آن توسط لاکتوباسیلوس دلبروکی و به میزان کم، استرپتوکوکوس ترموفیلوس از طریق تبدیل ترئونین به گلایسین توسط ترئونین آلدولاز انجام می‌گیرد.
   برخی از سویه‌های این دو گونه استارترهای ماست همچنین می‌توانند سطح قابل توجهی از مواد پلی‌ساکارید خارج سلولی مانند گلوکان‌ها یا پلیمرهای حاوی گلوکز، گالاکتوز و رامنوز را به عنوان قندهای سازنده تولید کنند. حضور این متابولیت‌ها به میزان قابل توجهی ویسکوزیته و جذایبت آن برای مصرف‌کننده را افزایش می‌دهد، اما عوامل مختلفی از جمله مقدار، ترکیب و ساختار پلی‌ساکارید و اسیدیته شیر، همگی بر خاصیت محصول نهایی اثرگذار هستند. مکانیسم‌های دقیقی به وسیله پلی‌ساکاریدها از طریق استارتر کالچر خواص ماست‌های مختلف را متفاوت می‌کنند. در بعضی موارد، مواد به عنوان کپسول در اطراف سلول‌های باکتریایی باقی می‌مانند. انواع دیگر پلی‌ساکارید پل‌هایی را بین سلول‌ها و پروتئین اطراف تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، برخی از پلی‌ساکاریدها ممکن است در فاز سرم پراکنده شده و باعث ویسکوزیته شوند.
   بنابراین تعجب‌آور نیست که لاکتوباسیلوس بولگاریکوس و استرپتوکوکوس ترموفیلوس به طور گسترده به عنوان استارترهای ماست در سراسر جهان استفاده شوند.
   منابع:
   Tamime, A.Y. ed., 2008. Fermented milks. John Wiley & Sons.
   Hill, A.R. and Kethireddipalli, P., 2013. Dairy products: cheese and yogurt. In Biochemistry of foods (pp. 319-362). Academic Press. DOI: 10.1016/B978-0-08-091809-9.00008-X
   Bylund, G., 2003. Dairy processing handbook.