Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1 История происхождения кисломолочных напитков 11
1.2 Разновидности брожения используемого при производстве кисломолочных напитков 13
1.3 Современное состояние рынка кисломолочных напитков со смешанным типом брожения 21
1.3.1 Лечебное действие кисломолочных напитков со смешанным типом брожения 29
1.4 Микробиологические особенности производства кисломолочных напитков со смешанным типом брожения 35
1.4.1 Микробиология кефира 37
1.4.2 Микробиология айрана 38
1.4.3 Микробиология курунги 39
1.5 Заключение по главе 1 43
Глава 2. Методика проведения исследований и организация работ 45
2.1 Организация экспериментальных работ 45
2.2 Объекты и методы исследований 47
Глава 3. Результаты исследований и обсуждение 54
3.1 Изучение видового состава тибетского молочного гриба 54
3.1.1 Исследование количественного и качественного состава закваски 54
3.1.2 Исследование видового состава закваски 61
3.2 Исследование влияния дозы вносимого гриба на процесс сквашивания молока 64
3.3 Исследование влияния температуры на процесс кислотообразования...71
3.3.1 Влияние температуры на титруемую кислотность 71
3.3.2 Изучение влияния технологических факторов на формирование напитка 74
Глава 4. Практическая реализация результатов исследований 79
4.1 Разработка технологии производства кисломолочного напитка «Тибетское наслаждение» 79
4.2 Оценка рисков снижения безопасности продукта 90
4.3 Расчет экономических показателей напитка 91
4.4 Исследование напитка в процессе хранения 94
Выводы 102
Список литературы
- Современное состояние рынка кисломолочных напитков со смешанным типом брожения
- Микробиология курунги
- Исследование видового состава закваски
- Оценка рисков снижения безопасности продукта
Современное состояние рынка кисломолочных напитков со смешанным типом брожения
Кисломолочные продукты, и, в частности, напитки имеют многовековую историю. Они возникли, когда изменился образ жизни древнего человека: от сбора пищи он перешел к ее производству. Вероятно, переход происходил в различных странах в разное время, но многие древние цивилизации (шумеры, вавилоняне, индусы) имели хорошо развитое сельское хозяйство и обладали технологиями кисломолочных продуктов [64, 136].
Вероятнее всего, родиной кисломолочных напитков был Ближний Восток и Балканы. В III—IV веках в Греции и Италии кисломолочные продукты готовили из козьего и овечьего молока. Еще великий Гомер в своей бессмертной Одиссее описывает, как герой со своими спутниками нашли в пещере циклопа Полифема, ведра и кружки, полные густого кислого молока. Народы Индии и Ближнего Востока, Закавказья употребляли кисломолочные напитки, которые приготовляли из коровьего, овечьего или ослиного молока. Они были питательны, хорошо утоляли жажду, ускоряли лечение различных заболеваний, а некоторые были и хмельными [40, 49, 97].
Уже в далеком прошлом люди узнали о необыкновенно целебных свойствах напитков из сквашенного молока. Недаром через века дошла до наших дней индийская поговорка: «пей кислое молоко и проживешь долго».
Со временем появились национальные кисломолочные напитки: простокваша и варенец в России, мацун, тан — в Армении, мацони — в Грузии, чал — в Туркмении, курунга — в Северо-Восточной Азии, айран и кефир — на Северном Кавказе, кумыс — в Башкирии, Казахстане, Татарии, ряженка — на Украине, лебен — в Египте, ягурт — в Болгарии, Греции, Турции, погребное молоко — в Норвегии и т.д [102, 137]. Можно полагать, что кисломолочные напитки были первыми продуктами, приготовляемыми из молока.
История жидких кисломолочных продуктов в нашей стране, пожалуй, самая древняя, по сравнению с Европой и Америкой, и самая богатая традициями. Судя по историческим документам, большинство этих продуктов, очевидно, появилось во времена Великого переселения народов в VI-VII веках, когда тюркские, славянские и германские племена шли с Востока на Запад. Из-за долгих переходов этим людям необходимо было пить и есть какие-то «консервы». Скажем, воины Чингисхана уже тогда делали сухой творог и кислое молоко — продукты вымораживались на холоде, а затем употреблялись в пищу. Отличительной их особенностью был достаточно долгий срок хранения [39, 138]. Разумеется, жидкие кисломолочные продукты были и каждодневной пищей. Но главное, всадник мог, имея бурдюк с айраном или кумысом, преодолеть огромное расстояние «без подзарядки», не сходя с коня. В итоге армии кочевников отличались высокой мобильностью, могли внезапно атаковать, захватывая поселения оседлых земледельцев.
Прошло много тысячелетий с того момента, как человек выпил первый кисломолочный напиток и до того, как была определена причина такого превращения молока [104, 109, 120].
В XIX веке французский ученый Луи Пастер обнаружил, что брожение, в частности молока, происходит под действием микроорганизмов. Вскоре удалось определить, что это молочнокислые бактерии — стрептококки и палочки, а иногда и дрожжи.
В нашей стране особенно широко кисломолочные продукты стали применяться с начала XX века, когда И.И. Мечников впервые изучил значение их в питании человека [106].
Содержание в кисломолочных напитках молочной кислоты и образующих ее молочнокислых бактерий дало основание И.И. Мечникову впервые в мире создать научную теорию о целесообразности применения в пищу этих напитков. Занимаясь проблемой долголетия, И.И. Мечников пришел к убеждению, что с преждевременной старостью можно и нужно бороться. Ученый обратил внимание на то, что многие жители Болгарии отличаются большой продолжительностью жизни. По его мнению, это долголетие обусловлено потреблением кисломолочного напитка «кисело млеко» — болгарской простокваши [45, 51].
Особое значение И. И. Мечников придавал молочнокислым бактериям, находящимся в значительном количестве в «кисело млеко» и в других видах кислого молока. Молочнокислые бактерии и образуемая ими молочная кислота создают в кишечнике неблагоприятные условия для развития гнилостной мирофлоры и таким образом исключают возможность образования ядовитых веществ.
Как показали дальнейшие исследования, проблемы долголетия оказались значительно сложнее и неодолимее, и решать их только устранением в кишечнике гнилостных бактерий невозможно. Однако, использование микробного антагонизма в борьбе с вредными кишечными микроорганизмами при помощи молочнокислых бактерий вполне возможно [117,118].
Брожением называется анаэробный процесс превращения безазотистых органических веществ (главным образом углеводов) микроорганизмами, при котором происходит накопление продуктов неполного окисления (спиртов, органических кислот, углеводов и др.) и который сопровождается выделением энергии. Биологическое значение брожения заключается в образовании энергии для осуществления жизнедеятельности микроорганизмов подобно дыханию животных и растений [54]. Процессы брожения широко распространены в природе. Микроорганизмы, вызывающие брожение, совершают грандиозную биохимическую работу. С энергетической точки зрения процессы брожения крайне неэкономичны. Но возможно, продукты брожения являются, кроме того, орудиями борьбы между разными видами микробов за место своего обитания, так как микробы - возбудители брожения могут выдерживать большие концентрации продуктов брожения, чем другие виды.
Различают следующие виды брожения по характеру накапливающихся при брожении главных продуктов: молочнокислое, пропионовокислое, масляно-кислое, ацетоноэтиловое и ацетонобутиловое, анаэробное разложение клетчатки, которые вызываются различными бактериями, и спиртовое брожение, вызываемое главным образом дрожжами.
Аэробные процессы окисления вызываются бактериями и грибами. Эти организмы имеют полный набор дыхательных ферментов, благодаря чему водород окисляемого вещества передается молекулярному кислороду, который всегда имеется в среде. Поэтому в энергетическом отношении эти процессы очень эффективны. К процессам окисления относятся: окисление этилового спирта в уксусную кислоту, окисление жиров, клетчатки, окисление углеводов плесневыми грибами, окисление углеводородов, молекулярного водорода и др [56, 86].
Микробиология курунги
Также оценивая консистенцию кисломолочного напитка пользовались определением реологических характеристик. Пластическую вязкость кисломолочного напитка и закваски определяли на вискозиметре Гепплера с шариковым индентором. Для определения пластической вязкости тіпл, при 20 С с разрушенной структурой, предварительно готовят пробы. С поверхности жирного, негомо-генизированного продукта осторожно снимают жировой слой и продукт тщательно перемешивают шпателем до однородной консистенции, стараясь не вбить в него пузырьков воздуха, или переворачивают бутылку 10 раз, после чего пропускают через проволочное сито с ячейками 1X1 мм и сливают в бутылку.
Продукт наливают в измерительный сосуд с отметкой 0,1 до уровня широкой его части. На чашку весов помещают гирьку 10 г/см2 и секундомером устанавливают время прохождения пути от 0 до той цифры, которая характеризует скорректированный для данного измерительного сосуда путь. На эту цифру предварительно необходимо поставить указатель 14. Вязкость измеряют 3—4 раза. Затем на чашку весов помещают гирьку 20 г/см2 и 3—4 раза измеряют скорость Движения шара на этом же отрезке пути. Такие же измерения проводят с шариками на 30 и 40 г/см2.
Вычисляют средние показания времени в секундах Для каждого груза и обозначают их буквой t, находят значения І/t. Полученные данные наносят на систему координат и через точки проводят прямую линию До пересечения ее с абсциссой. Расстояние на оси абсцисс от 0 до точки пересечения с проведенной прямой линией.
Количественный состав микрофлоры закваски определяли путем исследования посевов на стерильное молоко (методом предельных разведений) и определения концентрации дрожжей и уксуснокислых бактерий чашечным методом, путем посева на среду Сабуро и среду для определения КМАФАнМ.
Концентрацию молочнокислых бактерий определяли методом предельных разведений в соответствии МУК 4.2.577-96 "Методы микробиологического контроля продуктов детского, лечебного питания и их компонентов" (утв. Первым заместителем Председателя Госкомсанэпиднадзора РФ - заместителем Главного государственного санитарного врача РФ 29 октября 1996 г.). Дрожжи определяли чашечным методом:
Посевы и пересевы микроорганизмов на питательные среды проводим около пламени горелки (но не в пламени), по возможности быстро, чтобы не загрязнить культуры посторонними микроорганизмами. Нельзя делать резких движений, ходить, кашлять и т.п. около работающего с чистой культурой, так как движение воздуха увеличивает опасность случайного заражения культуры и среды. Поэтому посевы и пересевы микроорганизмов проводили в боксе. Стерильной пипеткой на 1см отбираем пробы и вносим в чашку Петри.
Посев на плотные среды в чашки Петри: Посев в чашки Петри производят следующим образом: плотную питательную среду в пробирках или колбах расплавляют на кипящей водяной бане, охлаждают до 48-50 С и, соблюдая правила асептики, разливают ровным слоем толщиной 3-5 мм в стерильные чашки .
Качественный состав микрофлоры определяли путем микрокопирования фиксированных препаратов, окрашенных краской Муромцева Приготовление фиксированных препаратов вели в следующей последовательности: 1. На середину чистого обезжиренного предметного стекла стерильной петлей наносят небольшую каплю воды. В нее вносят исследуемый материал, отобранный по методике, описанной в разделе 2.2.1. Полученную суспензию равномерно распределяют по поверхности стекла тонким слоем таким образом, чтобы препарат распределился на площади примерно 2... 3 см . 2. Полученный мазок высушивают при комнатной температуре на воздухе. 3. Производят фиксацию мазка. Для этого стекло с высохшим мазком проводят 3-4 раза над пламенем горелки той стороной, где мазок отсутствует. Цель фиксации: - умертвить клетки микроорганизмов и сделать их безопасными (что особенно важно при работе с патогенными микроорганизмами); зафиксировать (закрепить) мазок на стекле (чтобы они не смывались при окрашивании); - улучшить окрашивание, поскольку мертвые клетки лучше адсорбируют на своей поверхности различные красители. Приготовление фиксированных препаратов из естественных мест обитания микроорганизмов проводится так же, как и из чистых культур. При окрашивании фиксированных мазков простыми методами используют один краситель (фуксин рабочий, краска Муромцева и др.).
Последовательность окрашивания мазка простыми методами следующая: 1. На фиксированный препарат наносят несколько капель красителя таким образом, чтобы он покрывал всю поверхность мазка и выдерживают в течение определенного времени. Так, при окраске фуксином рабочим на мазок наносят несколько капель красителя и выдерживают его на мазке 0,5... 1 мин. При окрашивании препарата из кефира на него краску
Исследование видового состава закваски
Поскольку в производстве молочных продуктов имеет место значительное варьирование технологических свойств сырья (даже при равном значении таких факторов, как массовая доля белка, жира и углеводов). Это связано с уровнем бактериальной обсемененности, количественным и качественным составом кальция в молоке, наличием ингибирующих веществ и т.д.
Для устранения влияния случайных факторов, относящихся к не устранимым погрешностям, принимая во внимание широкую вариабельность свойств сырья, при проведении процедуры оптимизации выработки продукта проводились в разные дни и из разного сырья.
Оценка результатов производилась статистически, ошибка экспериментов не превышала 2%. Усредненные экспериментальные данные послужили основой для составления матрицы экспериментов.
Математическая обработка результатов исследований позволила построить поверхности отклика, описывающие влияние исследуемых факторов на органолептическую оценку и титруемую кислотность закваски.
Из анализа данного уравнения следует, что при контролировании органолептической оценки закваски следует учитывать только два фактора -продолжительность и температуру сквашивания. А доза гриба не оказывает особого влияния на процесс сквашивания. С увеличением этих факторов органолептическая оценка закваски убывает обратно пропорционально.
Из анализа данного уравнения следует, что при контролировании титруемой кислотности закваски следует учитывать все факторы -продолжительность, температуру сквашивания и дозу гриба. Особое влияние оказывает продолжительность и температура сквашивания. С увеличением этих факторов титруемая кислотность закваски убывает обратно пропорционально. Рассматривая процесс сквашивания закваски с точки зрения микробного состава гриба этому факту можно дать следующее объяснение. В составе гриба находятся как мезофильные, Так, для продуктов, приготовляемых на заквасках мезофильных бактерий (Str. lactis, Str. acetoinicus и пр.), устанавливают температуры 25—30С, близкие к оптимальным для развития этих микроорганизмов. При использовании термофильных бактерий (Str. mermophilus, Lbm. bulgaricum и т. д.) молоко сквашивают при 40—45 С. Сложнее выбирать температурные режимы при использовании смешанных заквасок, в которое входят микроорганизмы с разными температурными оптимума ми развития. Известно, что с изменением температуры сквашивания при культивировании кефирных грибков усиливается развитие какой-то одной группы микроорганизмов за счет подавления других. Чем сложнее состав микрофлоры используемой закваски, тем труднее установить закономерность развития входящих в нее микроорганизмов под влиянием температуры. Совместное развитие микроорганизмов разных видов существенно влияют на их свойства и в том числе на отношение к температурам. Температурные границы роста микроорганизмов, развивающихся в чистой культуре, значительно уже, чем в совместной. Естественно, что с изменением температуры в сторону, более благоприятную для роста одного из микроорганизмов, ослабляется развитие другого микроорганизма.
Наилучшие результаты сенсорной оценки получили образцы скашенные при температуре 30-35С, продолжительности 16 часов и дозе гриба 0,5 гр. титруемая кислотность при этих значениях варьировалась 112-116Т.
Оценка рисков снижения безопасности продукта
Из данных приведенных на рисунке 4.3 следует, что на протяжении всего срока хранения общее количество микроорганизмов и в том числе молочнокислых стрептококков и палочек, а также дрожжей изменяется незначительно, и на конец срока годности соответствует норме для кисломолочных напитков со смешанным типом брожения. го
Динамика изменения микробиологических показателей кисломолочного напитка в процессе хранения при температуре (4±2)С
Как видно на диаграмме (рис. 4.4), что на протяжении всего срока хранения общее количество микроорганизмов и в том числе молочнокислых стрептококков и палочек, а также дрожжей изменяется незначительно, и на конец срока годности соответствует норме для кисломолочных напитков со смешанным типом брожения.
Сравнивая две диаграммы (рис. 4.3 и 4.4) следует, что при повышении температуры увеличивается рост молочнокислых микроорганизмов, а с понижением температуры дрожжи увеличиваю свой рост.
В процессе хранения исследовали изменение физико-химических (титруемая кислотность) показателей выработанного напитка. Результаты исследований представлены в табл. 4.9. Таблица 4.9 - Изменение физико-химических показателей исследуемого напитка и закваски в процессе хранения
Развитие молочнокислых бактерий закваски приводит к дальнейшему сбраживанию лактозы и образованию молочной кислоты. По мере накопления молочной кислоты изменяется титруемая кислотность напитка. Следует отметить, что накапливающаяся молочная кислота подавляет развитие газообразующих, маслянокислых и других нежелательных для напитка бактерий.
Однако, излишне высокая кислотность напитка, связанная с накоплением молочной кислоты отрицательно влияет на консистенцию и вкус напитка - происходит излишнее отслоение сыворотки и образование излишне кислого вкуса.
Балловая оценка органолептических показателей исследуемого напитка и закваски представлена в табл. 4.10.
Как видно из результатов таблицы, балловые оценки консистенции, вкуса и запаха оцениваемого напитка были довольно высоки на протяжении всего заявленного срока хранения и колебались от 6,0 до 7,0 баллов - для кисломолочного напитка «Тибетское наслаждение» (Приложения А).
Оценивая консистенцию, нельзя обойтись без реологических методов исследования, а именно вязкости. Результаты исследования представлены в таблице 4.11.
Некоторое снижение балловых оценок у кисломолочного напитка происходило за счет протекания в напитке молочнокислого брожения, которое влияло на нарастание титруемой кислотности напитка. Так же следует отметить, что в напитке одновременно протекало и спиртовое брожение, которое придавало напитку щиплящий привкус, по мнению дегустаторов он придавал особую пикантность напитку.
При оценке органолептических показателей нового напитка в процессе хранения установлено, что в течение 10 суток хранения органолептическая оценка опытных образцов практически не изменялась и оставалась на уровне свежевыработанного.
Временной интервал хранения продуктов должен превышать по длительности предполагаемый технической документацией срок годности на период, определяемый коэффициентом резерва. Коэффициент резерва для кисломолочных напитков равен 2,0. Учитывая коэффициент резерва и то, что до 10-ти суток значения физико-химических, органолептических и микробиологических показателей исследуемых продуктов были на уровне, предусмотренном технической документацией, установили гарантийный срок годности продуктов 5 суток.
На основании фактических исследований химических и микробиологических показателей закваски и кисломолочного напитка, установлен срок хранения - 5 суток при двух температурных режимах -при температуре (4±2)С и при температуре (9±1)С.
