Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 7
1.1 Принципы классификации сыров 7
1.2 Использование микроорганизмов в различных отраслях народного хозяйства 14
1.3 Анализ технологий производства сыров, вырабатываемых с использованием плесневых грибов . 25
1.4 Заключение по обзору и задачи исследований 41
Глава 2 Организация, объекты и методы исследований . 45
2.1 Организация и схема эксперимента . 45
2.2 Объекты исследований 47
2.3 Методы исследований 48
Глава 3 Результаты исследований и их анализ 55
3.1 Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях раз личных факторов 55
3.1.1 Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных температур 56
3.1.2 Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различной активной кислотности 58
3.1.3 Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различной активности воды 60
3.1.4 Изучение процесса роста плесневых грибов в условиях различной относительной влажности воздуха 63
3.2 Определение каталитической активности ферментных систем плесневых грибов P. сaseicolum 66
3.3 Исследование влияния технологических параметров выработки сыра с плесневыми грибами P. caseicolum на динамику микрофлоры и биохимические свойства продукта 86
3.4 Практическая реализация результатов исследования . 91
3.4.1 Технологическая схема производства сыра с использованием плесневых грибов Penicillium caseicolum 91
3.5 Пищевая и биологическая ценность сыра, выработанного с использованием плесневых грибов 95
3.6 Показатели безопасности сыров, выработанных с использованием плесневых грибов P. caseicolum 97
3.7 Расчет экономических показателей 99
Выводы 101
Список литературы . 103
Приложения
- Использование микроорганизмов в различных отраслях народного хозяйства
- Анализ технологий производства сыров, вырабатываемых с использованием плесневых грибов .
- Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных температур
- Определение каталитической активности ферментных систем плесневых грибов P. сaseicolum
Введение к работе
Актуальность работы. Сыры относятся к категории продуктов, интересующих все социокультурные, этнические и возрастные группы потребителей. Как показывает практика, мировой рынок сыров характеризуется серьезным ростом. Основное производство сыра концентрируется в Европе и Северной Америке, в этих же регионах наблюдается самое высокое потребление данного продукта. По данным различных источников, растущей популярностью пользуются сыры, обладающие пряным и насыщенным вкусом. Особое место среди сыров занимают сыры, созревающие при участии плесневых грибов.
Современные технологии сыров с плесневыми грибами должны развиваться преимущественно за счет получения новых сведений в области физиологии грибов. В значительной степени повышение спроса на подобные сыры окажет влияние на формирование новых исследований в области биохимии, физиологии и онтогенеза плесневых грибов.
В последнее время сыры с плесенью пользуются все большей популярностью. Это объясняется целым рядом их преимуществ: короткими сроками созревания; возможностью обеспечения высокого уровня механизации; присутствием в свободном виде всех незаменимых аминокислот. Тем не менее ассортимент не расширяется, объемы производства не увеличиваются
Особенности этой группы сыров – использование специальной микрофлоры; созревание; возможность в процессе формования придать продукту любую форму. Однако, как правило, встает вопрос о возможности управления взаимозависимыми химическими, физическими и в особенности биологическими факторами, причем существенный диапазон их варьирования и характер этих изменений не всегда подчиняются единым, хорошо изученным законам.
Учитывая перспективность, актуальность, научную новизну и практическое значение исследований в области технологии сыров, созревающих при участии плесневых грибов, их роль в формировании качества продукта, в настоящей диссертационной работе сделана попытка обобщить результаты исследований, выполненных автором в этом направлении. В прцессе исследований автор основывался на работах отечественных специалистов В.Н. Алексеева, И.В. Буяновой, В.М. Богданова, В.И. Ганиной, Д.А. Граникова, А.В. Гудкова, З.Х. Диланяна, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, И.И. Климовского, С.А. Королева, П.Ф. Крашенинина, Н.Н. Липатова, А.А. Майорова, А.М. Маслова, В.К. Неберта, А.В. Оноприйко, Л.А. Остроумова, Р.В. Саакяна, Ю.Я. Свириденко, И.А. Смирновой, О.А. Суюнчева, В.П. Табачникова, М.С. Уманского, А.Г. Храмцова, А.М. Шалыгиной, И.А. Шергиной, Г.Г. Шилера, И.С. Хамагаевой, А.И. Чеботарева и других ученых.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование и разработка технологии сыра с использованием плесневых грибов Penicillium caseicolum.
Для выполнения поставленной цели решали следующие задачи:
– исследовать процесс роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных факторов;
– исследовать активность ферментных систем плесневых грибов P. сaseicolum;
– исследовать влияние технологических факторов на особенности выработки сыров;
– оценить динамику микрофлоры и биохимические характеристики сыров с использованием плесневых грибов P. caseicolum;
– разработать технологию получения сыра с использованием плесневых грибов P. caseicolum, исследовать их состав и свойства, определить продолжительность хранения, внедрить результаты работы в производство.
Научная новизна работы заключается в следующем:
– исследован процесс роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных факторов. Установлена оптимальная температура, относительная влажность воздуха, активная кислотность среды и оптимальная активность воды для роста плесневых грибов рода P. caseicolum;
– определена протеолитическая и липолитическая активность ферментных систем плесневых грибов P. сaseicolum;
– определено влияние технологических факторов на особенности выработки сыров с использованием плесневых грибов P. caseicolum. Установлено, что относительное содержание растворимого азота, азота полипептидов, а также свободных аминокислот оказалось ниже в сырах, полученных из молока пастеризованного при температуре 70 С;
– проведена оценка динамики микрофлоры и определены биохимические характеристики сыра, созревающего при участии плесневых грибов P. caseicolum;
– установлены технологические принципы выработки сыра, созревающего с применением плесневых грибов P. caseicolum, которые состоят в подготовке молочного сырья, пастеризации, ферментации заквасочной микрофлорой, состоящей из молочнокислых микроорганизмов и плесневых грибов и созревания;
– установлены параметры выработки сыра с P. caseicolum: температура второго нагревания – 36–38 С, массовая доля поваренной соли – до 2,5%; температура созревания – 11–14 С.
Практическая ценность работы. Практическая ценность работы состоит в разработке технологии сыра с применением плесневых грибов Penicillium caseicolum. В установленном порядке разработана и утверждена техническая документация (технические условия ТУ № 9225-020-00419872-13 «Сыр Российская Швейцария» и технологическая инструкция). Проведены экспериментальные выработки сыра с плесенью в производственных условиях ООО «фирма «Калория» (г. Краснодар).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе три статьи в отраслевых журналах, рекомендованных ВАК «Переработка молока», «Сыроделие и маслоделие», «Хранение и переработка сельхозсырья».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из следующих основных разделов: введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов, списка использованных источников и приложения. Основное содержание работы изложено на 103 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 15 рисунков. Список литературы включает 159 наименований.
Использование микроорганизмов в различных отраслях народного хозяйства
В процессе жизнедеятельности человек постоянно контактирует с различными микроорганизмами, бактериями и плесневыми грибами. Как правило, микроорганизмы и, в частности, плесневые грибы обитают на поверхности растений, в воздухе, почве. Наибольшее количество различных плесневых грибов содержат почва и вода – как морская, так и пресная. Согласно литературным данным, массовая доля грибов в одном грамме почвы и водоема достигает сотни тысяч спор и сотни километры мицелия [2].
Концентрация в воздухе внешней среды плесневых грибов при обычных условиях деятельности человека составляет несколько тысяч единиц в 1 м3. Внутри различных помещений, в зависимости от характера их использования (общественные, производственные и жилые) и их состояния, концентрация спор плесневых грибов в воздухе может существенно варьироваться от десятков и сотен спор в 1 м3 до нескольких десятков тысяч [2, 12]. Сравнительный анализ статистических данных за последние не сколько лет в разных странах о концентрации спор плесневых грибов в воздухе различных помещениях позволил сделать вывод о том, что наи меньшее содержание спор плесневых грибов наблюдается в больницах и офисах, то есть в помещениях, в которых проводят санитарно гигиеническую влажную обработку ежедневно. Несмотря на то, что посещаемость этих помещений высока, концентрация спор плесневых грибов в среднем насчитывает всего сотни спор в 1 м3. В жилых помещениях (частные дома, общежития и квартиры), как правило, концентрация спор плесневых грибов в воздухе значительно выше и может достигать нескольких тысяч на 1 м3. Рекордная концентрация спор плесневых грибов в воздухе (до сотен тысяч и миллионов спор на 1 м3) наблюдается на предприятиях по переработке сельскохозяйственной продукции. Благодаря мицелиальному росту и набору окислительных и гидролитических ферментов, плесневые грибы обладают хорошей способностью проникать в субстраты. В живой природе эти свойства необходимы для обеспечения естественного круговорота органического материала [4, 5, 84].
Окружающая среда оказывает существенное влияние на развитие плесневых грибов. Особенно влияют такие факторы окружающей среды как потепление, повышение влажности воздуха в отдельных регионах, ветер. Множество исследований доказали тот факт, что споры переносятся воздушным путём, транспортом, продуктами питания, произведёнными в самых разных странах мира. Так, например, в последние годы отмечаются случаи заболевания глубокими микозами (возбудитель P. marnefii, типичный для тропических широт) не только у европейцев, посетивших тёплые страны, но и у людей, никогда в них не бывавших. Также анализ накопленных данных показывает, что наблюдается тенденция совместной эволюции человека и микроорганизмов (плесеней). Это естественно, в связи с тем, что сам человек и его быт существует и развивается в тесной связи со множеством видов животных и растений [76; 87]. Вот и в плесенях, обитающих в среде, создаваемой человеком, преобладают вездесущие виды с высоким потенциалом выживания. К каким последствиям это может привести, однозначно сказать нельзя. Однако стоит отметить тот факт, что наблюдается рост случаев выявления вторичных заболеваний микозами в последние годы. Это связано с тем, что ритм, в котором живет современный человек и стрессовые условия жизни, с которыми человек сталкивается ежедневно, часто способствуют снижению иммунного статуса человека. В природе плесневые грибы играют очень важную роль в освоении новых территорий. Плесневые грибы имеют способность выживать в различных экстремальных условиях. Они способны жить при воздействии ультрафиолетового и радиоактивного излучения, в условиях пониженной влажности и низкого содержания органических и неорганических элементов, необ 16 ходимых для жизнедеятельности. Плесневые грибы способны сохранять жизнеспособность в условиях вечной мерзлоты довольно длительное время. По сравнению со многими другими организмами мицелиальные микроскопические грибы проявляют большую устойчивость к усиливающейся в последние десятилетия, иногда экстремальной, техногенной и антропогенной нагрузке на окружающую среду и в том числе к радиации [73]. Уже несколько веков подряд человек сознательно использует в своей жизнедеятельности плесневые грибы. В европейских странах истинные плесени, с развитым мицелием (микроскопические грибы рода Penicillium) широко используют для производства различных сыров, таких как Камамбер, английский Стилтон Рокфор, Бри, Голубой датский, итальянский Горгонцол и др. В Японии и странах Востока плесени рода Aspergillus издавна применяют при производстве спиртных напитков (рисовая водка, саке), при приготовлении продуктов питания из сои. А плесневый гриб Asp. niger широко применяют в пищевой и фармацевтической промышленности как основной продуцент для производства лимонной кислоты, начиная с 30-х годов XX века во всем мире [71; 89]. Различные микроорганизмы нашли широкое применение в пищевой, фармацевтической, биотехнологической и ряде других отраслей промышленности для получения ряда витаминов, гормонов, антибиотиков, ферментов, органических кислот и т.д. В последнее время большой популярностью пользуются ферментные препараты, полученные из плесневых грибов [99]. Среди таких ферментов стоит выделить пектазу и танназу, протеолитические и осахаривающие ферменты (грибной солод). Последний фермент используется в пивоваренной, спиртовой и хлебопекарной промышленностях. Ферментные препараты протеолитического действия из плесневых грибов получают методом поверхностного выращивания, подобного методу получения ферментного препарата амилазы из Asp. oryzae. Протеолитические ферментные препараты используются в кожевенной промышленности для размягчения кожи и снятия волос. Некоторые представители этого класса ферментов используются в хлебопечении. В технологии осветления натуральных фруктовых соков используются пектиновые энзимы грибов Asp. niger и Asp. oryzae. Кроме этого, в пищевой промышленности для осветления фруктовых соков и повышения их качественных показателей применяют фермент пектиназу (продукт плесени P. glabrum). Для гидролиза крахмала, белков сои и риса используют амилазу. В целлюлозно-бумажной промышленности используют способность плесневых грибов продуцировать целлюлозолитические ферменты для переработки исходного сырья и получения определённых сортов картона и бумаги из бумажных, древесных и других видов отходов. В текстильной и кожевенной промышленности используют набор протеолитических ферментов нескольких видов рода Asp. для очистки от волос и размягчения кожи [8, 48, 49].
В сельском хозяйстве уже несколько десятилетий весьма успешно работает препарат триходермин, изготавливаемый из грибов рода триходерма, подавляющий рост паразитарных грибов, патогенных для культурных и декоративных растений. Опасные для насекомых плесневые грибы нужны для борьбы со многими насекомыми-вредителями, например колорадским жуком, картофельной коровкой, кукурузным мотыльком, свекловичным долгоносиком, щитовками, нематодами, клещами [62, 105, 113].
Анализ технологий производства сыров, вырабатываемых с использованием плесневых грибов .
В настоящее время объем производства сыров, вырабатываемых в присутствии плесневых грибов, очень низкий по сравнению с общим объемом производства, но он набирает популярность благодаря специфическим орга-нолептическим показателям [84, 90]. В производстве сыров с использованием плесневых грибов применяют, как правило, лактококковые закваски с добавлением лейконостоков [85]. Последний препарат применяют для того, чтобы сырная масса приобрела пористость для равномерного и интенсивного роста плесневых грибов [73, 84]. В Италии применяют закваски, состоящие из термофильного стрептококка и болгарской палочки для производства сыров Талледжио, Горгонзола, а для производства сыров Италико и Крешенца используют молоко, свернувшееся при температуре 40–44 С [73, 156]. Закваска, состоящая из термофильного стрептококка и болгарской палочки, стимулирует протеолитические ферменты плесневых грибов P. roqueforti за счет образования пептидов с различной молекулярной массой. Качественный состав закваски существенно влияет на качество готового продукта (сыра). Так, например, в культурах, состоящих из молочных лактококков и Lbc. сasie, рост плесневых грибов Penicillium замедляется. Ученые установили, что в трансформации продуктов протеолиза плесневыми грибами, с образованием ароматообразующих веществ важную роль играют лактококки [11, 12].
У всех видов сыров с поверхностным развитием плесневых грибов в процессе созревания преобладают лактокки и лейконостоки во внутренних слоях. Через три – четыре часа после прессования наблюдается максимальное количество микрофлоры, например в сыре Камамбер их количество составляет 2,51010 г-1. По окончанию процесса созревания сыра количество лактокков и лейконостоков резко снижается и минимальное содержание отмечается на десятые сутки. Второй максимум (ниже первого максимума примерно в полтора раза) содержания лактокков и лейконостоков наблюдается на двадцатые сутки. В первые десять суток в сырах преобладает сливочный лактококк, а уже с 11 суток по 26 сутки включительно доминируют во внутренних слоях сыров лейконостоки. Начиная с двадцати семи суток и до конца процесса в глубинных слоях сыра преобладают мезо-фильные молочнокислые палочки и молочные лактококки. На 46 сутки количество микрофлоры во внутренних слоях снижается на четыре порядка по сравнению с началом процесса (период первого максимума). Качественный состав молочнокислых бактерий на поверхности сыров идентичен внутренним слоям [10, 11, 52].
В технологии сыра Камамбер вызывает интерес развитие молочнокислой микрофлоры: наличие второго максимума. Видимо это связано с тем, что развитие лактобактерий и сливочного лактококка в процессе прессования сыра прекращается, вследствие низких значений активной кислотности. На десятые сутки созревания сыра значение рН увеличивается и наблюдается рост лейконостоков. На первых этапах созревания лейконостоки не обнаруживались [19, 143].
После выработки сыров на их поверхности интенсивно размножаются, образуя пленку толщиной около 200 мкм, дрожжи Sacharomyces ceversiae, Torulopsis sphaerica, Kluyveromyces lactic, Sacharomyces italicus, Debaryomyces hanseni [141]. При слабой посолке сыра вместе с дрожжами развиваются плесневые грибы рода G. Candidum. На седьмые сутки растет P. camembert, в результате чего поверхность сыра полностью покрывается сплошным белым газоном [154].
При размножении плесневых грибов рода P. camemberti на поверхностных слоях сыра повышается активная кислотность. Плесневые грибы рода P. camemberti развиваются в течение двадцати суток [135, 149]. Затем на поверхности сыра активно растет устойчивая к соли кислоточувствительная микрофлора (Br. Linens). Br. Linens замедляет свой рост и развитие в связи с низким содержанием в поверхностных слоях сливочного лактококка [141].
Как отмечалось ранее, сыр Рокфор является одним из известных представителей сыров с плесенью. Единство сыра Рокфор и его торговой марки определяется большим разнообразием различных технологических параметров: это и продолжительность созревания, режимы созревания, размер и форма сыра, а также порода и возраст коз или овец, состав кормов, которыми питались животные, время сбора молока и т.д. [15, 52, 154].
Технологию производства сыров с применением плесневых грибов отличают высокие температурные режимы пастеризации исходного молока и продолжительность процесса (75-90 С, продолжительность 20–25 с); повышенные дозы внесения в пастеризованное молоко бактериальных заквасок (от 0,3 до 3,5 %); качественный и количественный состав заквасок. Бактериальные закваски, как правило, состоят из ароматообразующих, молочнокислых стрептококков. Для некоторых представителей сыров в бактериальную микрофлору добавляют молочнокислые палочки. Кроме этого, технологическую схему отличают высокая зрелость молока; повышенная кислотность исходного молока направляемого на свертывание, что способствует образованию более прочного сгустка; процесс дробления молочного сгустка (характерно для сыров «Чайный», «русский Камамбер»); отсутствие второго нагревания. Сыры вырабатываются свежими, созревание их протекает с участием плесневых грибов, молочнокислых бактерий и микроорганизмов, локализованных в сырной слизи [52, 84, 85]. В результате получаются сыры с нежной консистенцией и высоким содержанием влаги.
В первые трое суток в процессе созревания сыров в сырной массе синтезируется большое количество молочной кислоты (резко увеличивается значение активной кислотности), которая замедляет рост бактериальной закваски [2, 9]. Дальнейший рост и развитие ферментных систем бактериальной закваски, принимающих участие в процессе созревания возможно после снижения значений активной кислотности в сырной массе. Кислотность сырной массы можно снизить путем развития плесневых грибов и микрофлоры сырной слизи на поверхности сыров [138].
Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных температур
Полученные результаты согласуются с данными научной литературы и могут быть использованы при дальнейших исследованиях, направленных на подбор оптимальных параметров работы плесневых грибов P. caseicolum с целью создания технологии получения сыров, созревающих с их участием.
На интенсивность роста плесневых грибов также влияет активная кислотность. От величины активной кислотности реакционной среды зависит поступление питательных веществ в клетку, скорость и качество образования пигментов, синтез витаминов, антибиотиков, активность ферментов, а также скорость спорообразования. С этой целью изучали процесс роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различной активной кислотности. При этом, в ходе эксперимента, активную кислотность изменяли в интервале 2,50–7,00 при температуре окружающей среды 35 С. Полученные данные представлены в таблице 3.1.2.
В результате анализа представленных в таблице 3.1.2 данных можно сделать вывод, что P. caseicolum интенсивно растут только на субстратах при активной кислотности, равное 4,5. При этом органолептический анализ позволил идентифицировать образцы мицелия трех видов. Первый характеризуется плотным, с короткими, тесно перевитыми нитями мицелием. Второй вид мицелия характеризуется высокими, длинными нитями и последний тип -быстро образующийся мицелий с бело-желтой окраской, более толстой по сравнению с другими мицелиями.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что данные технологические параметры необходимо контролировать при производстве сыра, выработанного с использованием плесневых грибов P. caseicolum.
Определение содержания токсичных элементов, пестицидов, антибиотиков и радионуклидов: свинца – по ГОСТ Р 51301, ГОСТ 26932, ГОСТ 30178, ГОСТ 30538 и МУК 4.1.986; мышьяка – по ГОСТ Р 51766, ГОСТ 26930 и ГОСТ 30538; кадмия – по ГОСТ Р 51301, ГОСТ 26933, ГОСТ 30178, ГОСТ 30538 и МУК 4.1.986; ртути – по ГОСТ 26927 и МУ 5178; остаточных количеств хлорорганических пестицидов – по ГОСТ 23452 и МУ 6129; альдрина – по методам определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде; антибиотиков – по МУ 3049, МР 4.18/1890, МУК 4.2.026; радионуклидов стронция-90 и цезия-137 - по МУК 2.6.1.1194.
Органолептическую оценку сыров проводили по разработанной методике, учитывая рекомендации [24, 134]. Результаты экспериментов обрабатывали статистики. Адекватность уравнений регрессии экспериментальным данным проверяли по критерию Фишера [134]. Доверительную ошибку коэффициентов уравнения регрессии рассчитывали по критерию Стьюдента [113].
Качество сыров зависит от множества факторов, одним из которых является микрофлора, играющая важную роль в процессе созревания сыра. В этой связи актуально изучение и разработка биотехнологических и биоинженерных методов регулирования этим процессом. Особенно важно изучение биологических, физиологических и физико-химических свойств микроорганизмов.
Известно, что внешняя среда влияет на рост, развитие и метаболизм плесней и микроскопических грибов. Благоприятные факторы внешней среды могут оказывать положительное влияние на синтез органических соединений и продукты метаболизма, в то время как неблагоприятные условия внешней среды могут привести к необратимым негативным процессам жизнедеятельности, к гибели плесней и микроскопических грибов. Физические и физико-химические факторы внешней среды влияют на рост плесневых грибов. Основное влияние оказывают активная кислотность среды, температура, влажность, степень аэрации, концентрация осмотически действующих веществ, а также свет. 3.1.1 Изучение процесса роста плесневых грибов P. caseicolum в условиях различных температур Одним из важных факторов внешней среды, влияющих на жизнеспособность и развитие микроорганизмов, является температура. С практической точки зрения важное значение имеют две области температур. При первой происходит рост и размножение микроорганизмов, а вторая область температуры вызывает летальные изменения в микробных клетках.
В этой связи определяли влияние температуры реакционной среды на динамику роста грибов рода P. caseicolum. Температуру в ходе опыта изменяли в интервале 5,0-50 С. Динамику роста микроорганизмов определяли в течение 60 суток. В качестве субстрата использовали среду, специально подобранную для исследований [59]. Анализ результатов изменения скорости роста плесневых грибов, представленных в таблице 3.1.1, свидетельствует о том, что оптимальной температурой для роста плесневых грибов можно считать интервал 25–35 С. При температуре 30 С наблюдается максимальная численность плесневых грибов P. caseicolum, которая достигает (42,18±2,53)104 . При температуре 35С и выше наблюдается резкое снижение роста плесневых грибов P. сaseicolum с глубоким изменением белковых веществ и появлением резкого неприятного запаха, что превосходит по показателю накопления колоний другие исследуемые показатели плесневых грибов.
Определение каталитической активности ферментных систем плесневых грибов P. сaseicolum
К важнейшим физическим факторам, обусловливающим активность плесневых грибов, относится влажность, которая характеризуется своей доступностью. Хотелось бы отметить, что для активного роста и развития микробов необходимо наличие в среде воды в капельно-жидком состоянии. Под доступностью понимают общее количество воды, находящееся в связанном состоянии с растворителями и солями. Мерой измерения доступной воды является ее активность (Aw). Установлено, что для нормального развития плесневых грибов это значение должно составлять не менее 0,90–0,99.
Далее изучали зависимость накопления биомассы плесневых грибов P. сaseicolum от активности воды. Оценку накопления биомассы плесневых грибов проводили в течение суток. Сывороточную среду использовали в качестве субстрата. Результаты исследования представлены на рисунке 3.1.1. Данные, представленные на рисунке 3.1.1, позволяют сделать вывод о том, что максимальное накопление биомассы отмечается при активности воды 0,99. Так, именно при этом значении активности воды накопление биомассы P. сaseicolum достигает 0,72 г/г субстрата. В дальнейшем изучали процесс накопления общего азота биомассы микроорганизмов как объективного критерия интенсивности метаболических процессов, протекающих в плесневых грибах рода P. caseicolum при различных показателях активности воды. Результаты исследований представлены на рисунке 3.1.2. Рисунок 3.1.1 – Зависимость накопления биомассы плесневых грибов P. сaseicolum от активности воды Рисунок 3.1.2 – Накопление общего азота биомассы плесневых грибов P. Caseicolum при различных показателях активности воды Полученные данные (рисунок 3.1.2) свидетельствуют о том, что увеличение активности воды в реакционной среде приводит к линейному накоп 62 лению общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum. Максимальное содержание общего азота биомассы плесневых грибов P. caseicolum наблюдается при активности воды, равной 0,99±0,05, и составляет 0,79±0,04 г/г субстрата. Результаты процесса накопления небелкового азота биомассы плесневых грибов рода P. caseicolum при различных показателях активности воды представлены на рисунке 3.1.3.
Анализ данных (рисунок 3.1.3) свидетельствует о том, что плесневые грибы рода P. caseicolum способны расти при различных значениях активности воды (от 0,90 до 0,99). Максимальное накопление небелкового азота плесневых грибов рода P. caseicolum наблюдается при величине активности воды, равной 0,99±0,01, и составляет 0,044±0,002 г/г субстрата. Снижение активности воды приводит к снижению накопления небелкового азота биомассы плесневых грибов в 1,5 раза. Рисунок 3.1.3 – Зависимость накопления небелкового азота биомассы плесневых грибов рода P. caseicolum от показателей активности воды 3.1.4 Изучение процесса роста плесневых грибов P. сaseicolum в условиях различной относительной влажности воздуха
Хорошо известно, что одним из решающих факторов, влияющих на развитие микроорганизмов, является массовая доля влаги. Проницаемость клетки, усвоение питательных веществ и выделение продуктов метаболизма осуществляется микроорганизмами в присутствии достаточного количества воды [93]. Установлено, что чем ниже массовая доля влаги в субстрате, тем медленнее развивается микроорганизм и снижается скорость синтеза биологически активных веществ. Поэтому дальнейшие исследования направлены на определение накопления биомассы плесневых грибов в условиях различных показателей влажности воздуха реакционной среды. При этом относительную влажность воздуха изменяли в интервале от 80 до 98% при оптимальной активности воды. На рисунке 3.1.4 представлены результаты исследований накопления биомассы плесневых грибов P. сaseicolum при различ ных показателях влажности воздуха. Рисунок 3.1.4 – Зависимость накопления биомассы плесневых грибов P. сaseicolum от влажности воздуха Анализируя полученные результаты исследований (рисунок 3.1.4), можно сделать вывод, что существенное влияние на накопление биомассы плесневых грибов P. сaseicolum оказывает относительная влажность воздуха реакционной среды. Так, низкая и более высокая относительная влажность воздуха приводит к замедлению развития плесневых грибов и, как следствие, снижению накопления их биомассы. Вероятно, такой процесс связан с деятельностью ферментных систем самого микроорганизма. Максимальное накопление общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum наблюдается при относительной влажности воздуха, равной 90±2 %, наименьшая – при 98±2%. Зависимость накопления общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum от показателей относительной влажности воздуха представлена на рисунке 3.1.5. Рисунок 3.1.5 – Зависимость накопления общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum от показателей относительной влажности воздуха Идентификация результатов, представленных на рисунке 3.1.5, свидетельствует о том, что при увеличении показателей относительной влажности воздуха в интервале от 80 до 90 % происходит увеличение накопления общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum. При дальнейшем увеличении показателей относительной влажности воздуха с 90 до 100 % наблюдается резкое снижение накопления общего азота биомассы плесневых грибов P. сaseicolum. Максимальное накопление общего азота биомассы. Установлено, что у плесневых грибов P. caseicolum максимальное накопление наблюдается при относительной влажности воздуха 90±2 % и составляет 0,70 г/г субстрата, а наименьшая – при относительной влажности 98±2%.
Анализ зависимости накопления небелкового азота биомассы плесневых грибов P. caseicolum при различных показателях относительной влажно сти воздуха представлена на рисунке 3.1.6. Рисунок 3.1.6 – Зависимость накопления небелкового азота биомассы плесневых грибов P. caseicolum от показателей влажности воздуха Результаты исследований, представленные на рисунке 3.1.6 свидетельствуют о том, что накопление небелкового азота биомассы плесневых грибов P. caseicolum от показателей относительной влажности воздуха реакционной среды аналогично зависимости накопления общего азота биомассы плесневых грибов. Так, максимальное накопление небелкового азота биомассы плесневых грибов P. caseicolum наблюдается при относительной влажности воздуха 90±2 % и составляет 0,0380±0,001 %.
Результаты исследования зависимости накопления общего и небелкового азота биомассы плесневых грибов P. Caseicolum позволяют устанавливать режимы влажности процесса созревания сыров.
Качество сыра, как и любого кисломолочного продукта, зависит от направленности и интенсивности ферментативных реакций, в результате которых готовый продукт приобретает определенные, характерные органолепти-ческие показатели (вкус, аромат, запах). Как показывает отраслевой опыт, влиять на вкусовые особенности сыра можно путем применения коммерческих ферментных препаратов. Но данный способ очень сложный и поэтому практически не применяется в сыроделии.
Известно, что сыр приобретает характерный вкус, аромат и даже индивидуальный рисунок и консистенцию за счет различных химических и биохимических реакций, протекающие при его созревании. Важную роль при этом играет липолиз и протеолиз, протекающих под действием ферментов, присутствующих в молоке, закваске и плесневых грибах. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что эти два биохимических процесса достаточно подробно изучены по отношению к сыроделию, но по отношению к сырам с плесневыми грибами протеолиз и липолиз не исследованы. Для более полного изучения данного вопроса проводили исследования, направленные на изучение ферментных систем плесневых грибов рода P. caseicolum. Сводные данные о ферментных системах плесневых грибов P. caseicolum представлены в таблице 3.2.1.
Анализ результатов исследования, представленных в таблице 3.2.1 позволяет сделать вывод о том, что ферментные системы, локализованные в плесневых грибах рода P. сaseicolum, очень активны и оказывают глубокое воздействие на биологически активные вещества. Так, наличие протеолити-ческой системы у грибов рода P. сaseicolum приводит к глубокой трансформации белков до высоко- и низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот. Протеазы плесневых грибов P. сaseicolum расщепляют - и -казеины по трем следующим связям: Lus29-Ile30; Lus97-Val96; Lus99-Glu100, при этом выделяя пептиды различной молекулярной массы. Так действует в основном аспартатпротеиназа, оптимальный уровень активной кислотности которая 3,5–4,0; но она также способна сохранять свою активность в диапазоне рН от 3,5 до 6,0. Кроме того, в сырах наблюдается биотрансформация -казеина металлопротеазой по следующим связям: Lus28- Lus29; Pro9o - Glu91; Glu100- Аlа101. Хотелось бы отметить, что наибольшую работоспособность в процессе созревания сыров проявляет кислая протеиназа, несмотря на то, что фермент находится в кислой среде. В свою очередь, это приводит к росту массовой доли растворимого азота и небольшому увеличению массовой доли свободных аминокислот.
