"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7636
ETF7636 "Juustu mikrostruktuuri mõju biokeemilistele ja mikrobioloogilistele protsessidele juustu valmimise ajal (1.01.2008−31.12.2011)", Tiiu-Maie Laht, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond.
ETF7636
Juustu mikrostruktuuri mõju biokeemilistele ja mikrobioloogilistele protsessidele juustu valmimise ajal
Effect of cheese microstructure on biochemical and microbial processis during ripening of cheese
1.01.2008
31.12.2011
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.1. BiokeemiaP310 Proteiinid, ensümoloogia1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.7. ToiduteadusedT430 Toiduainete ja jookide tehnoloogia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
PerioodSumma
01.01.2008−31.12.2008167 160,00 EEK (10 683,47 EUR)
01.01.2009−31.12.2009160 474,00 EEK (10 256,16 EUR)
01.01.2010−31.12.2010145 869,00 EEK (9 322,73 EUR)
01.01.2011−31.12.20119 322,80 EUR
39 585,16 EUR

Juust on geel, mille ruumiline struktuur on üles ehitatud kaseiini mitsellidest. Bakterid ja rasvagloobulid immobiliseeritakse kaseiini maatriksisse laapumise käigus. Juustu konsistentsi ja maitseomaduste väljakujunemisel on olulisim protsess õigesti ajastatud kaseiini hüdrolüüs. Kaseiini hüdrolüüsi alustavad plasmiin ja laapensüümid, jätkavad juuretisebakterite membraanproteaasid. Kui pressimise ajal pH langeb alla 5,2, siis pärsitakse kaseiini mitsellides paikneva plasmiini aktiivsus ja toimida saab ainult mitselli pinnal olev laapensüüm. Ensüümide aktiivsust juustus piirab ka madal vee aktiivsus. Peptiidide hüdrolüüs vabade aminohapeteni, mis omakorda on eellasteks aroomiainetele, saab võimalikuks peale juuretisebakterite lüüsumist. Vaatamata sellele, et aastatepikkuse uurimistöö tulemusena on põhjalikult iseloomustatud juuretisebakterite ensüümsüsteeme, puudub siiani teave juuretisebakterite kasvu- ja lüüsumisdünaamika kohta juustu valmimise käigus. Oleme oma varasemates töödes näidanud, et mõnede juustus kasvavate nn. sekundaarsete laktobatsillide (NSLAB) kasv on seotud kaseiini hüdrolüüsiga, sest nad kasutavad energia allikana tekkivat arginiini. Seega mõjutab juustu sekundaarse mikrofloora kasvu vabade aminohapete ning oligopeptiidide hulk ja kättesaadavus,mis sõltub aga difusiooni kiirusest ja distantsist substraatide ja bakterite vahel. Kuna juust on tahke, siis difusioon selles on aeglane, juba soola liikumine juustuploki keskele võtab nädalaid. Difusiooni kiirus sõltub oluliselt ka juustu reoloogilistest karakteristikutest, mida mõjutavad pH , temperatuur ja kaseiiniosakeste tihedus. Kuna bakterite paljunemisel juustus moodustuvad kolooniad, mis paiknevad kapillaarides ja tühimikes rasvagloobulite ja valgukarkassi vahel jaotub peptidolüütiline aktiivsus juustus ebaühtlaselt, olles maksimaalne autolüüsunud kolooniate piirkonnas. Seega on oluline juuretisebakterite võime moodusta NSLAB-idega segakolooniaid. Peptiidide, millest osa on ka bioaktiivsed, liikumise ja edasise degradeerimise kohta puuduvad andmed. Antud uurimistöö eesmärgiks on analüüsida juustu valmimise käigus toimuvaid muutusi makrostruktuuris (reomeetria), mikrostruktuuris (kaseiini hüdrolüüsi produktide kvantifitseerimine) ja mikroobikoosluses (PCR, mikroskoopia, kalorimeetria) ning saadud andmete põhjal luua juustu valmimise ruumiline mudel, mis iseloomustaks juustus toimuvaid biokeemilisi protsesse ja nende seost muutustega struktuuris s. t. kasiini hüdrolüüsiga.
Cheese is a fermented milk product. Cheese is a particle gel built up from casein micelles. Bacteria and fat globules are immobilized into casein matrix during gel formation. The microscopic structure of cheese significantly affects its processing characteristics, flavour properties and texture. Milk gels are not simple particle gels because of the internal structure of the casein micelles. Rheological behaviour and melting properties of cheese are also influenced by cheese microstructure. The chemical and physical changes occurring during ripening cause the body of the freshly made cheese to lose its firm, tough and curdy texture and to become soft. Cheese ripening is a complex process involving many physico-chemical changes such as pH changes and proteolysis that involves the progressive breakdown of the caseins to polypeptides, peptides and free amino acids. The main sources of proteolytic enzymes in cheese are milk (plasmin), rennet and starters. The proteolytic system of lactic acid bacteria (LAB)used as starters is quite well characterised. This system consists of a cell wall-bound proteinase and a number of distinct intracellular peptidases, including endopeptidases, aminopeptidases, tripeptidases and dipeptidases. Extracellular proteinases cause degradation of casein into oligopeptides. After lyses of starters intracellular enzymes become available and oligopeptides are degraded further to free amino acids which are also precursors for different flavor compounds.However, there is still lack of understanding how bacterial community locally changes during ripening. The growth of starters and nonstarters in colonies has been recently shown by Frech investigators, but nothing is known about diffusion of oligopeptides, which could be important energy source for nonstarters. During ripening bioactive peptides are formed, which are further degraded. So, if we want to use the cheese as the source of bioactive peptides it is wise to know, at which time these peptides are available in highest amount. The aim of the current study is to investigate changes at molecular and macroscopic levels of young and ripened cheeses using rheology, electrophoresis, chromatography, microscopy and front-face fluorescence spectroscopy.The project will comprise a multidisciplinary team that will provide a scientific resource for structure-function research. The aim of the current study is to create the model of cheese ripening.