Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Основные направления производства молочных продуктов с лечебно-профилактическими свойствами 11
1.2 Молоко и молочные продукты как основа для создания продуктов лечебно-профилактической направленности 14
1.3 Состав микрофлоры заквасок для сыроделия 19
1.4 Особенности подбора штаммов для производства молочных продуктов с пробиотическими свойствами 23
1.5 Продукты функционального питания 32
1.6 Заключение по обзору литературы и задачи исследований 37
2. Методика выполнения исследований
2.1 Схема проведения исследований 40
2.2 Объекты исследований 42
2.3 Методы исследований 44
3. Результаты исследований и их обсуждение
3.1 Исследование состава пастеризованного сыра на основе творога 48
3.2 Подбор бактериального препарата 50
3.3 Влияние отдельных технологических факторов на процесс формирования пастеризованного сыра с пропионовокис-лой микрофлорой 57
3.3.1 Влияние изучаемых параметров на количество пропионо-вокислых бактерий 57
3.3.2 Влияние изучаемых параметров на активную кислотность сыра 63
3.3.3 Влияние изучаемых параметров на вкус и запах готового продукта 67
3.3.4 Влияние изучаемых параметров на консистенцию сыра 73
3.3.5 Обоснование выбора рациональных технологических параметров при выработке пастеризованного сыра с про-пионовокислой микрофлорой 77
4. Практическая реализация результатов исследований
4.1 Разработка технологии пастеризованного сыра " Николаевский" 87
4.2 Установление сроков годности сыра " Николаевский " 92
4.2.1 Пищевая, биологическая и энергетическая ценность нового вида сыра 93
4.3 Пищевая и биологическая ценность нового вида сыра 98
4.3.1 Биологическая ценность нового вида сыра 99
4.3.2 Пищевая ценность новых видов сыров 100
4.4 Расчет экономической эффективности производства пастеризованного сыра с пролионовокислой микрофлорой 102
Выводы 104
Список используемой литературы 106
Приложение 119
- Особенности подбора штаммов для производства молочных продуктов с пробиотическими свойствами
- Подбор бактериального препарата
- Разработка технологии пастеризованного сыра " Николаевский"
- Пищевая, биологическая и энергетическая ценность нового вида сыра
Особенности подбора штаммов для производства молочных продуктов с пробиотическими свойствами
В последние годы и у нас и за рубежом интенсивно развивается направление по созданию ферментированных молочно-белковых продуктов с лечебно-профилактической направленностью, что обусловлено ухудшением экологической ситуации, увеличением числа случаев желудочно-кишечных заболеваний, широким распространением антибиотико-терапии, часто приводящим к кишечным дисбактериозам [13].
Основные свойства микроорганизмов, применяемых в сыроделии показаны в таблице 1.2.
Продукты, предназначенные для лечебно-профилактического питания, должны отвечать следующим специфическим требованиям: содержать достаточное количество клеток жизнеспособных микроорганизмов, вводимых с заквасками, иметь умеренную кислотность, повышенную пищевую и биологическую ценность, высокую усвояемость белка и кальция. Поэтому при подборе микроорганизмов помимо биохимических признаков (скорость свертывания белков молока, предел кислотообра-зования, протеолитическая активность), дополнительно учитывается их ется их способность приживаться в кишечнике (устойчивость к фенолу, индолу, желчи), антибиотическая активность по отношению к бактериям группы кишечной палочки и вид оптической конфигурации синтезируемой ими молочной кислоты [18,29].
Молочнокислые бактерии в процессе молочнокислого брожения образуют два оптических изомера молочной кислоты:
- правовращающий L (+) - лактат;
- левовращающий D (-) - лактат.
L - лактат является промежуточным продуктом обмена веществ в человеческом организме. Он легко превращается в пировиноградную кислоту, которая окисляется до С02 и Н20 в цикле трикарбоновых кислот или используются в конструктивном обмене для синтеза биополимеров клеток.
D - лактат, наоборот, очень медленно распадается в организме взрослых а новорожденные его вовсе не утилизируют. Поэтому продукты для лечебно-профилактического питания должны быть свободны от D формы молочной кислоты. Следовательно, штаммы микроорганизмов, используемых для их получения, должны использовать L (+) молочную кислоту [ 5 J.
При подборе микрофлоры могут быть использованы бактерии из природных источников, а также мутанты. Их выделяют из сырого молока, кислосливочного масла, из сырья, а также из почвы, растений, цветов, овощей, фруктов и других источников.
При подборе штаммов для производства лечебно-профилактических продуктов наряду с технологическими требованиями (способность развиваться в молоке, скорость нарастания кислотности, число жизнеспособных клеток, термоустойчивость, вкусовые достоинства) также учитываются их физиолого-химические свойства (физиологич-ность вида, особенности метаболизма, антагонистическая активность по отношению к условно-патогенным микроорганизмам, адгезивность, антибиотическая активность, лечебная эффективность и др.) [6].
Основным свойством молочно-кислых бактерий является их способность образовывать в качестве главного продукта брожения молочную кислоту. Они образуют спор каталазо-негативных, положительно окрашиваются по Грамму, не образуют пигменты, не восстанавливают нитраты в нитриты. Действие этих культур в молоке и молочных продуктах обуславливаются их культуральными, биохимическими, протеолити-ческими, липолитическими и другими свойствами [119].
В состав заквасочной микрофлоры лечебно-профилактических продуктов наряду с традиционными молочнокислыми стрептококками включаются ацидофильная палочка, палочка плантариум, бифидобакте-рии. В нашей стране проведена большая работа по селекции штаммов молочнокислых бактерий с наиболее ценными для сыроделия свойствами. Штаммы эти активно свертывают молоко, образуют сгусток с необходимой степенью синерезиса, обеспечивают хороший вкус, аромат и рисунок в сыре, устойчивы к продуктам жизнедеятельности кишечной микрофлоры и фагу, обладают антагонистическими свойствами к технически вредной и патогенной микрофлоре и т.д.
В отличии от молочнокислых бактерий бифидобактерии более вариабельны по своим физиолого-биохимическим свойствам. Кроме того, сложность изготовления ферментированных молочных продуктов, каковыми являются и сыры с использованием бифидобактерии, состоит в том, что последние - облигатные анаэробы и очень медленно размножаются в молоке, а отдельные штаммы этих бактерий сквашивают молоко при оптимальной температуре развития за 2-4 сут. Для выработки мягких сыров без созревания такой длительный срок неприемлем. Эта проблема решается путем подбора штаммов бифидобактерии, обладающих повышенной кислотообразующей способностью. Используемые штаммы и виды должны обладать достаточной энергией сквашивания молока, которую обычно выражают временем образования сгустка.
Общепризнанно, что профилактическая и лечебная ценность молочных продуктов определяется не только количеством полезной заква-сочной микрофлоры и продуктами ее метаболизма, но также и способностью приживаться в кишечнике человека. Косвенным показателем способности микроорганизмов приживаться в кишечнике является их устойчивость к фенолу, который всегда находится в содержимом кишечника.
Из лактобактерий наибольшей устойчивостью к фенолу, например, обладает ацидофильная палочка. Штаммы бифидобактерий очень сильно различаются по этому свойству, причем четкой корреляции между устойчивостью к фенолу и кислотообразующей активностью у этих бактерий не прослеживается. Поэтому существует необходимость подбора бифидобактерий по данному признаку в состав заквасок для лечебно-профилактических продуктов.
Антагонистическая активность определяется рядом факторов, в том числе образованием антибиотических веществ. Поскольку антибиотическая активность бифидобактерий является не только видовым, но и специфическим штаммовым признаком, существует необходимость в направленном подборе культур по этому показателю.
Для производства мягких сыров с лечебно-профилактической направленностью разработаны режимы приготовления производственной закваски из бактериального концентрата "Бифилакт-У". В состав данного концентрата включены бифидобактерий, термофильные стрептококки, мезофильные лактококки, которые находятся в симбиотическом взаимодействии. Из анализа литературных данных установлено, что бифидобактерий хорошо развиваются в молоке вместе с энергичными кислото-образователями и придают продукту специфический вкус и аромат. Это связано с изменением метаболизма бифидобактерий при совместном развитии с молочнокислыми микроорганизмами. В результате преобладает не уксусная, а молочная кислота.
Пропионовокислые бактерии, применяемые в молочной промышленности, выделяются из молочных и других пищевых продуктов [108]. Различают два основных типа данных микроорганизмов:
- Propionibacterium freudenreichii ssp. freudenreichii и
- Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii.
Необходимо отметить некоторые особенности культивирования и размножения пропионовокислых микроорганизмов типа P.freudenreichii. Это строго анаэробные микроорганизмы. Все традиционные пропионовокислые бактерии вырабатывают каталазу. Для их развития требуются пантотенат, биотин и аминокислоты, присутствующие в молоке.
Следует отметить влияние уровня рН на ферментацию пропионовокислых бактерий, которые растут сразу после помещения сыра в камеру охлаждения.
Подбор бактериального препарата
При подборе штаммов для производства лечебно-профилактических продуктов наряду с технологическими требованиями (способность приживаться в молоке, скорость нарастания кислотности, число жизнеспособных клеток, термоустойчивость, вкусовые достоинства), также учитывают их физиолого-химические свойства (физиологич-ность вида, особенности метаболизма, антагонистическая активность по отношению к условно-патогенным микроорганизмам, антибиотическая активность, лечебная эффективность и т.д.).
Пробиотические продукты должны обладать антагонистической активностью по отношению к патогенной и нежелательной микрофлоре кишечника человека. Чаще всего в качестве микроорганизмов-пробионтов, вводимых в состав пробиотиков, используют молочнокислые и бифидобактерии, реже - пропионовокислые бактерии, энтерококки, дрожжи, бациллы. Микроорганизмы, используемые как пробиотики, должны продуцировать молочную и пропионовую кислоты (роды Lacto-bacterium, Bifidobacterium, Propionibacterium, Enterococcus и др.).
Технология производства пастеризованного сыра предусматривает подплавление сырной массы при температуре 70 - 75С, поэтому условия производства позволяют использовать в качестве закваски только термофильные микроорганизмы.
Микроорганизмы обладают большой приспособляемостью к температурным условиям, но могут развиваться только при определенных температурах.
Способность термофильных организмов размножаться при высоких температурах объясняется тем, что мембранные и клеточные липи-ды термофилов имеют более высокие температуры плавления, чем ли-пиды нетермофилов. При этом цитоппазматическая мембрана действует как изолятор, препятствующий переносу тепла из внешней среды и предотвращающий тепловую денатурацию клеточных ферментов.
При температуре, превышающей оптимальную, наблюдается замедление размножения микроорганизмов, а при температуре выше максимальной их развитие полностью прекращается и микробные клетки погибают.
Стойкость микроорганизмов к высоким температурам (термоустойчивость) неодинакова для различных групп микроорганизмов. Термоустойчивость одних и тех же организмов не является постоянной, она зависит от многих факторов, особенно от возраста культуры, состава и свойств среды, в которой происходит нагревание. Наличие солей, белков и жиров в среде повышает термоустойчивость микроорганизмов. Снижают термоустойчивость кислая реакция среды (снижение рН) и увеличение количества воды в субстрате. Отмирание микроорганизмов при высоких температурах обусловлено также инактивацией клеточных ферментов и другими необратимыми изменениями, происходящими в клетках.
Для эксперимента были выбраны термоустойчивые микроорганиз-, мы: Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Propionbacterium.
Исследовали содержание жизнеспособных клеток молочнокислых организмов на 1 и 7 день хранения продукта (рисунок 3.1). Вносили закваску в количестве 9% при температуре 55 С.
Как видно из рисунка, содержание жизнеспособных клеток L. casei было минимальным, составило 1,2 107 КОЕ/г и практически не изменилось в процессе хранения. Содержание жизнеспособных клеток L. aci-» dophiiius составило 6-Ю7 КОЕ/г, на 7 день хранения увеличилось до 12,5-107 КОЕ/г.
Жизнеспособность клеток лропионовокислых бактерий оказалась выше, их количество увеличилось от 20 до 70 107 КОЕ/г.
Другой особенностью, которой должны обладать микроорганизмы для производства данного вида сыра, является чувствительность к соли.
Внутриклеточное осмотическое давление обусловлено концентрацией растворенных веществ в цитоплазме клетки. Оно у разных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Высокие концентрации осмотически активных веществ способствуют плазмолизу микробных клеток, в результате чего клетка отдает воду, сморщивается и лизируется, т. е. растворяется. Особенно чувствительны к соли молочнокислые и гнилостные бактерии, развитие которых прекращается при концентрации соли 10%. В случае высокой концентрации соли (свыше 3,7%) может полностью подавляться развитие молочнокислых бактерий и снижаться кислотность сыра, т.е. повышается величина рН. В такой среде могут развиваться опасные для человека токсигенные стафилококки. Поэтому для предотвращения их развития рекомендуют использовать в составе заквасок солеустоичивые штаммы молочнокислых бактерий, которые могут развиваться при концентрации соли до 6%.
Учитывая вышесказанное, для проведения наших экспериментов были выбраны закваски: Lcasei, ацидофильная лалочка и пропионово-кислые бактерии.
Исследовали чувствительность к соли молочнокислых организмов L casej, L acidophilus, Propionbacterium. На рисунке 3.2 показана зависимость содержания жизнеспособных клеток микроорганизмов в зависимости от концентрации соли в сыре. Количество жизнеспособных клеток определяли через сутки после выработки сыра.
Как видно из рисунка, изменение концентрации соли от 0,5 до 2 % не оказало влияние на количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий. Количество клеток L. acidophillus уменьшилось в данном случае на 60 %, a L. casei - на 66 %. Следовательно, наиболее выносливыми по отношению к соли в нашем эксперименте являются про-пионовокислые бактерии.
Содержание лактозы в пастеризованных сырах составляет 0,48 -р,61 %, поэтому желательно использовать в качестве бактериального препарата микроорганизмы, способные усваивать лактаты. К ним можно отнести пропионовокислые бактерии.
Ацидофильная палочка относится к гомоферментативным молочнокислым палочкам, которые ферментируют углеводы исключительно до молочной кислоты.
Lbm. casei принадлежит к факультативным гетероферментативным лактобактэриям, которые могут ферментировать углеводы до молочной кислоты или до молочной, уксусной и муравьиной кислот, этилового спирта и других продуктов.
Пропионовокислые бактерии являются факультативными анаэробами. Большинство культур растет в строго анаэробных условиях. Про-пионовокислому брожению подвергаются различные углеводы, в том числе глюкоза и лактоза, а также лактаты, т.е. соли молочной кислоты и пептон. Стадия пропионовокислого брожения сопровождается сбраживанием молочной кислоты в уксусную и лропионовую кислоты. Пропионовокислые бактерии способны синтезировать витамин В12 и обогащать им молочные продукты. Также продуктами пропионовокислого брожения являются пропионат кальция и пролин, что способствует улучшению вкуса сыра. Специфический, немного пряный ореховый привкус придают сырам пропионовая и уксусная кислоты совместно с жирными кислотами, выделяющимися при частичном разложении жира.
Разработка технологии пастеризованного сыра " Николаевский"
В результате проведенных исследований разработана технология нового сыра «Николаевский». Общая технологическая схема производства сыра «Николаевский» приведена на рисунке 4.1.
Для выработки пастеризованного сыра с пробиотическими свойствами «Николаевский» применяется следующее сырье:
- молоко коровье - по ГОСТ 13264, соответствующее требованиям к молоку в сыроделии;
- молоко коровье обезжиренное кислотностью не выше 19 Т и плотностью не менее 1029 кг/см3;
- пахта свежая, получаемая при производстве масла методом преобразования высокожирных сливок или методом сбивания кислотностью не выше 20 Т, плотностью не менее 1029 кг/м3;
- сливки из коровьего молока с содержанием жира от 30 до 50 % и кислотностью плазмы не выше 24 Т;
- высокожирные сливки свежие, сладкие, без посторонних привкусов и запахов, жирностью не ниже 72,5 %;
- масло сливочное «Крестьянское» или любительское не ниже высшего сорта по ГОСТ 37;
- творог «Крестьянский» по действующей нормативной документации;
- творог 9 %-ной жирности по действующей нормативной документации;
- творог обезжиренный по действующей нормативной документации;
- сухие культуры молочнокислых бактерий по ТУ 10-02-02-789-65; - соль поваренная пищевая по ГОСТ 13830, нейодированная, не ниже сорта «Экстра»;
- орехи грецкие по ГОСТ 16832, ГОСТ 16833;
- орехи фундука по ГОСТ 16834, ГОСТ 16835;
- вкусоароматические добавки и наполнители, разрешенные к применению органами Госсанэпиднадзора;
- кальций хлористый - по ТУ 6-09-4711-81 или кальций хлористый двухводный - по ТУ 6-09-077-83;
- вода питьевая - по ГОСТ 2874-82.
Технологический процесс производства сыра «Николаевский» осуществляется в следующей последовательности:
- приемка и подготовка сырья;
- внесение горячего молока (пахты) в творог;
- выдержка смеси;
- удаление сыворотки;
- смешивание компонентов;
- термомеханическая обработка;
- охлаждение сырной массы;
- внесение закваски;
- перемешивание;
- упаковка, маркировка;
- хранение сыра.
Приемку молока осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье. Требования при заготовках». Пахту, творог, сливочное- масло принимают по количеству и- качеству, установленному ОТК предприятия, при соблюдении действующих санитарных норм и правил для молочной промышленности, утвержденных в установленном порядке. Замороженный творог подвергают дефростации. Творог вносят в творожную ванну. Нормализованное молоко (или пахту) нагревают до температуры (90-95) С и смешивают с творогом.
Для равномерного распределения молока в сгустке смесь в ванне постоянно перемешивают. Затем оставляют в покое при температуре 75-80 С с выдержкой 10-15 минут для полного осаждения белков и выделения сыворотки. Соотношение сырья - творог: молоко (пахта) -1:3.
Сыворотку удаляют из ванны через штуцер. Цвет сыворотки должен быть зеленоватый, кислотность 30-35 Т.
Полученную сырную массу удаляют из ванны и подпрессовывают до содержания влаги 50 - 55 %, при этом необходимо избегать охлаждения массы. Горячая отпрессованная масса должна иметь слегка резини-стую консистенцию.
Горячую сырную массу помещают в смеситель с паровым подогревом, туда же согласно рецептуры вносят высокожирные сливки или масло, соль и другие добавки.
Смесь перемешивают до получения однородной массы. Затем подогревают до (70 - 75) С и продолжают вымешивать до получения однородной, подвижной, легко отделяющейся от лопасти мешалки и стенок плавителя, сырной массы.
Когда сырная масса готова, вносят закваску в количестве (5±0,5)% при температуре (55-60) С при непрерывном перемешивании.
Готовую сырную массу расфасовывают при помощи гидравлического или вакуумного шприца в полиэтилен целлофановую оболочку или другие материалы, разрешенные к применению. Затем сыр укладывается в транспортную тару, на которую наносится маркировка. Сыр охлаждается при температуре не выше б С, после чего он готов к реализации.
По физико-химическим показателям сыр «Николаевский» должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.1.
По микробиологическим показателям сыр «Николаевский» должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.2.
По органолептическим показателям сыр «Николаевский» должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.3.
Для апробации предложенной технологии проводили опытные выработки сыров в лабораторных и производственных условиях (приложение 4).
Для производства сыра «Николаевский» разработан комплект технической документации - ТУ 9225-030-00427678-2003 (приложение 2) и технологическая инструкция (приложение 3).
Пищевая, биологическая и энергетическая ценность нового вида сыра
Основой работы по гигиеническому обоснованию сроков годности продуктов является проведение микробиологических исследований образцов продукции в динамике хранения при температурах, предусмотренных нормативной документацией. Для скоропортящихся продуктов, которые в процессе производства подвергались термообработке при температурах ниже 80 С, а также вырабатывались по технологиям с использованием ручных операций, необходимо проведение контрольных параллельных испытаний не только при температуре (4+2) С, но и при температуре (9+1) С [15].
Принцип аггравированных температур позволяет учесть возможные нарушения (перерывы) в холодовой цепи на пути доставки продукции к потребителю. Этот принцип предназначен для обеспечения гарантии безопасности скоропортящихся продуктов. При этом учитывается тот факт, что для размножения в продукте психотрофных патогенных и условно-патогенных требуется более длительное время, чем для размножения мезофильных возбудителей кишечных инфекций. Кроме того, он используется для регистрации начала окислительной порчи жирового компонента.
Предполагаемый срок годности сыра «Николаевский» 20 суток. Для продуктов лечебно-профилактической направленности срок исследования должен превышать по продолжительности предполагаемый срок годности в 2 раза. В процессе хранения нового вида сыра с пробиотическими свойствами определяли следующие микробиологические показатели:
- бактерии фуппы кишечных палочек (БГКП) как показателя санитарного состояния продукта. Согласно требованиям нормативной документации, БГКП должны отсутствовать в 0,001 г сыра. К БГКП относятся три рода микроорганизмов - Eschesichia, Citrobacter и Enterobacter, входящие в семейство Enterobacteriaceae. Эти микроорганизмы могут попасть в продукт при несоблюдении санитарных правил и норм при производстве;
- патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы. Согласно требованиям СанПиН, эти микроорганизмы должны отсутствовать в 25 г продукта;
- микроскопические грибы и дрожжи, как показатели микробиологической стабильности продукта. Эти микроорганизмы являются представителями вторичного обсеменения продукта и способны расти при низких положительных температурах. Развитие на поверхности сыра плесневых грибов не только ухудшает внешний вид сыра, но и вызывает изменение его белковой и жировой частей, поскольку большинство грибов обладает липолитической и протеолитической активностью. Развитие плесневых грибов в сыре нежелательно и потому, что многие их виды способны к токсино-образованию;
- коагулазоположительные стафилококки как санитарно-показательные микроорганизмы воздушнокапельного загрязнения;
- количество пропионовокислых бактерий.
Результаты проведения микробиологических исследований сыра «Николаевский» приведены в таблице 4.4.
Протоколы исследований даны в приложении 6.
В продуктах, содержащих жизнеспособную технологическую микрофлору или обогащенных микроорганизмами - эубиотиками (бифидо- и лактобактериями ), контролируется их количество в процессе всего исследования. При этом в продуктах, предполагаемый срок годности которых составляет две недели и менее, контроль проводится с частотой не реже одного раза в пять дней; для продуктов с более длительным сроком годности - контроль в первые две недели хранения - один раз в пять дней, далее - каждые три дня. Протоколы исследований даны в приложении 7. В таблице 4.5 приведены данные исследований содержания пропионовокислых бактерий в процессе хранения
Протоколы исследований на содержание пропионовокислых бактерий даны в приложении 8.
Результаты физико-химических исследований сыра «Николаевский» в процессе хранения приведены в таблице 4.6.
Протоколы физико-химических исследований и органолептической оценки даны в приложении 5 и 7.
В течение первых десяти суток хранения органолептические показатели сыра практически не изменялись. Балловая оценка составляла 40,0 и 38,0 соответственно. На двадцатые сутки хранения образцы сыра получили более низкую балловую оценку - 35,0 за счет более низкой балловой оценки консистенции.
При дальнейшем хранении сыра (через 30 суток) балловая оценка консистенции, а также вкуса и запаха снижается, но незначительно. На 40-е сутки хранения появляется слабая горечь во вкусе сыра.
Появление горечи связано, на наш взгляд, с ферментативным гидролизом молочного белка - казеина под действием протеолитических ферментов молочнокислых и гнилостных бактерий с образованием пептонов, имеющих горький вкус. Суммарная балловая оценка снизилась до 30,0 баллов.
Таким образом, учитывая все исследуемые показатели в комплексе, срок годности сыра пастеризованного с пропионовокислои микрофлорой при температуре (4+2) С составил 20 суток.
Похожие диссертации на Исследование и разработка технологии пастеризованного сыра, обогащенного пропионовокислой микрофлорой
