Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 12
1.1. Значение заквасочных молочнокислых бактерий в формировании качественных характеристик сыра 12
1.2. Таксономия молочнокислых бактерий, используемых в сыроделии 22
1.3. Трофические потребности молочнокислых бактерий. Научные и практические основы разработки получения бактериальных концентратов 26
1.4. Научные и практические аспекты производства бактериальных заквасок и концентратов молочнокислых микроорганизмов в сыроделии 30
1.5. Практические аспекты применения бактериальных заквасок и концентратов 36
1.6. Выбор направления исследований 40
2. Организация работы, объекты и методы исследований 42
2.1. Организация работы 42
2.2. Объекты исследований 44
2.3. Хранение микроорганизмов 45
2.4. Методы исследований 46
3. Результаты исследований 53
3.1. Изучение свойств коллекционных культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris, Leuc. lactis и Lbc. plantarum. Оценка культур по комплексу положительных признаков и их отбор в состав соответствующих моновидовых бактериальных концетратов 53
3.1.1. Изучение свойств, оценка и подбор культур Lcc. diacetilactis в состав моновидового бактериального концентрата, применяемого для усиления газоароматообразования в сыре 53
3.1.2. Изучение свойств, оценка и подбор лейконостоков в состав моновидового бактериального концентрата, применяемых для регулирования процесса формирования рисунка в сыре 60
3.1.3. Изучение свойств, оценка и подбор культур Lbc. plantarum в состав моновидового бактериального концетрата, применямого для подавления маслянокислых бактерий 66
3.2. Совершенствование биотехнологии производства моновидовых бактериальных концентратов 70
3.2.1. Разработка основы питательной среды для культивирования молочнокислых микроорганизмов 71
3.2.2. Исследование влияния биологически активных добавок на рост и развитие молочнокислых микроорганизмов 82
3.2.3. Разработка технологии производства сухого дрожжевого автолизата 89
3.2.4. Отработка состава питательной среды для выращивания МКМ 92
3.3. Разработка режимов культивирования молочнокислых микроорганизмов, входящих в состав моновидовых бакконцентратов 97
3.3.1. Влияние дозы инокулята на рост, развитие и кислотообразование Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc.plantaram 98
3.3.2. Уточнение оптимальной температуры роста молочнокислой микрофлоры 99
3.3.3. Оптимизация активной кислотности питательной среды 103
3.4. Разработка технологии производства сухих лиофилизированных моновидовых бактериальных концентратов культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc.plantarum 107
3.5. Расчет экономической эффективности производства моновидовых БК 113
3.6. Испытание моновидовых бактериальных концентратов при производстве полутвердых сыров 115
3.6.1. Результаты испытаний моновидового концентрата БК-Углич-ЛДу при производстве сыра «Костромского» 116
3.6.2. Результаты испытаний моновидового концентрата БК-Углич-Лу при производстве
сыра «Костромского» 119
3.6.3. Исследование моновидового концентрата БК-Углич-Пу при производстве сыра «Костромской» 122
Выводы 127
Список используемой литературы 129
Приложение 146
- Трофические потребности молочнокислых бактерий. Научные и практические основы разработки получения бактериальных концентратов
- Практические аспекты применения бактериальных заквасок и концентратов
- Изучение свойств, оценка и подбор лейконостоков в состав моновидового бактериального концентрата, применяемых для регулирования процесса формирования рисунка в сыре
- Разработка технологии производства сухих лиофилизированных моновидовых бактериальных концентратов культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc.plantarum
Введение к работе
Актуальность работы
Организация полноценного, здорового и доступного питания имеет государственную значимость. Важную роль в рационе питания человека занимает молоко и молочные продукты, особенно сыры, отличающиеся высокой пищевой и биологической ценностью, обусловленные концентрированием, трансформацией и модификацией белков, жира и лактозы молока; образованием и накоплением широкого спектра биологически активных соединений (олигопептидов, антибактериальных веществ, ферментов и т.д.), удачного сочетания аминокислот и пептидов различного молекулярного веса, наличием витаминов, микро – и макроэлементов, жизнеспособных клеток микроорганизмов, обуславливающих диетические, а нередко и пробиотические свойства продукта. Сыры обладают также оригинальными и разнообразными органалиптическими характеристиками. Поэтому разработка способов и средств увеличения объектов производства, расширение ассортимента, обеспечение качества и безопасности сыров продолжает оставаться актуальными задачами, стоящими перед научными и практическими работниками сыроделия.
В работах Королева С.А, Климовского И.И., Гудкова А.В., Диланяна З.Х и других отечественных и зарубежных ученых убедительно доказано, что сыроделие – это биотехнолгическое производство, обязательным и необходимым элементом которого является закваска, представляющая собой специально отобранные, подобранные и подготовленные комбинации молочнокислых бактерий (далее МКБ). С видовым и штамовым составом, биохимическими и биотехнологическими свойствами, физиологической активностью отдельных культур и комбинаций МКБ, входящих в состав заквасочной микрофлоры, связывают большинство полезных изменений, происходящих в молоке во время выработки, созревания и хранения сырной массы. В частности, МКБ осуществляют преобразование основных компонентов молока во вкусовые, ароматические, биологически активные вещества сырной массы, участвуют в формировании консистенции, структуры и рисунка сыра, подавляют рост, размножение и метаболизм вредных для качества продукта и опасных для здоровья и жизни потребителей микроорганизмов. Поэтому одним из актуальных интенсивно разрабатываемых научно- исследовательских и практических направлений является совершенствование существующих и создание новых конкурентоспособных бактериальных концентратов, способов их применения в производстве сыров.
Целью настоящей работы является разработка и совершенствование технологии получения серии моновидовых БК, с помощью которых можно осуществлять управление микробиологическими процессами в сырах во время производства для повышения их качества.
Рабочей гипотезой является положение о том, что обогащение заквасочной микрофлоры моновидовыми бактериальными концентратами, представляющими собой специальные культуры Lcc. lactis subsp. diacetilactis var acetoinicus (далее Lcc. diacetilactis), Leuc. mesenteroides subsp. cremoris (далее Leuc. сremoris) или Lbc. plantarum, позволяет соответственно стабилизировать молочнокислый процесс, интенсифицировать аромато - и газообразование во время выработки и созревания сырной массы, защитить сыры от биоповреждений, вызываемых бактериями группы кишечной палочки и маслянокислыми бактериями и таким образом повысить качество сыров.
Для достижения поставленной цели и исходя из рабочей гипотезы, были определены следующие задачи исследований:
- изучить и проанализировать физиолого – биохимические и биотехнологические свойства коллекционных культур мезофильных молочнокислых бактерий, провести поиск и отбор штаммов, обладающих заданными производственно-ценными свойствами перспективными для использования в составе моновидовых БК;
- разработать систему отбора микрофлоры в состав бактериальных концентратов для направленного регулирования кислото-газо-ароматообразования в сыре и защиты его от кишечной палочки и маслянокислых бактерий;
-исследовать влияние протеолизатов белков молока, полученных с использованием алкалазы, нейтразы и протосубтилина, на рост и развитие культур молочнокислых микроорганизмов, отобранных в состав моновидовых БК;
- определить влияние биологически активных веществ: кукурузного экстракта, дрожжевого автолизата, ферментализата, гидролизата, томатного сока на рост, развитие и накопление бакмассы культур молочнокислых микроорганизмов, перспективных для использования в составе моновидовых БК;
- оптимизировать состав питательной среды для культивирования МКБ, для получения моновидовых БК;
- установить оптимальные режимы культивирования МКБ, обосновать и разработать параметры биотехнологии производства моновидовых БК в лиофилизированном виде;
- изучить основные свойства, качественные и количественные характеристики моновидовых бактериальных концентратов;
- определить эффективность использования моновидовых БК в сыроделии;
- разработать и утвердить нормативно- техническую документацию на моновидовые бактериальные концентраты для полутвердых сычужных сыров с низкой температурой второго нагревания.
Научная новизна заключается в:
- проведении комплекса исследований и получении новых экспериментальных данных о физиолого – биохимических и биотехнологических свойствах культур молочнокислых бактерий видов Lcc. lactis subsp. diacetilactis, Leuc. mesenteroides subsp. cremoris, Lbc. рlantarum, использованных при отборе культур в состав моновидовых бактериальных концентратов;
- разработке системы оценки и отбора культур в состав микрофлоры моновидовых БК, активизирующих в сыре процессы кислото – газа – ароматообразования (БК–Углич–ЛДу); усиливающих процессы газо – ароматообразования (БК–Углич–Лу); оказывающих антагонистическое действие в отношении кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий (БК–Углич–Пу);
- оптимизации состава питательной среды и условий культивирования, позволяющих интенсифицировать развитие, стимулировать рост и повысить выход биомассы МКБ, составляющих микрофлору бактериальных концентратов для регулирования в сыре кислото-, газа- и ароматобразующие процессы, а также подавляющих развитие кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий;
- научном обосновании технологических параметров производства моновидовых БК;
-получении данных, доказывающих положительное влияние моновидовых БК на качество сыров с низкой температурой второго нагревания.
Практическая ценность работы. По результатам работы разработаны и утверждены нормативно – технические документации на:
- «Автолизат дрожжевой сухой» (СТО 074-04610209-001-2009), необходимый для приготовления питательной среды для накопления бактериальной массы при получении моновидовых бактериальных концентратов и «Технологическая инструкция по производству автолизата дрожжевого сухого».
- «Концентраты мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовые сухие лиофилизированные» (СТО 074-04610209-002-2009) и «Технологическая инструкция по производству концентратов мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовых сухих лиофилизированных».
По данной технологии ФГУП “Экспериментальная биофабрика” (ФГУП ЭБ Россельхозакадемии, г. Углич) освоено производство моновидовых концентратов, которое подтвержденно «Актом промышленных выработок моновидовых концентратов».
Моновидовые бактериальные концентраты рекомендованы для применения в сыроделии с целью управления кислото– газо– и ароматобразующими микроорганизмами (БК-Углич-ЛДу и БК-Углич-Лу) и защиты от порчи кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий (БК-Углич-Пу), в результате чего повышается качество сыров.
Основные положения диссертации выносимые на защиту:
-изучение и оценка физиолого - -биохимических и биотехнологических свойств коллекционных культур Lcc. diacetilactis, Leuc.cremoris и Lbc. рlantarum для включения их в состав моновидовых БК;
-результаты исследования технологических режимов и разработка биотехнологии производства моновидовых сухих лиофилизированных бактериальных концентратов;
-испытания моновидовых концентратов БК-Углич-ЛДу, БК-Углич-Лу, БК-Углич-Пу, при производстве сыра “Костромской”.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета ВНИИМС (г. Углич, 2006-2008 г.), международной научно-практической конференции “Современные технологии производства и переработки сельхозяйственного сырья для создания “конкурентноспособных пищевых продуктов” (г. Волгоград, 2007 г.); научно – практической конференциии “Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно – пищевых технологий” (г. Углич, 2007 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы, содержащего 203 наименований. Работа изложена на 145 листах машинописного текста, содержит 41 таблицу, 21 рисунок, 8 приложений.
Трофические потребности молочнокислых бактерий. Научные и практические основы разработки получения бактериальных концентратов
Одним из важных этапов в производстве бактериальных концентратов и приготовлении производственной закваски является процесс накопления бактериальной массы, во многом определяющий экономические, технологические и биологические параметры готового продукта. Этот этап включает разработку: - рецептур питательных сред для выращивания МКБ при приготовлении инокулята и накоплении бактериальной массы; - эффективных способов подготовки инокулята; - оптимизированных технологических, биологических и временных режимов культивирования при накоплении бакмассы.
Требования, предъявляемые различными микроорганизмами в отношении состава питательных сред и прочих условий, весьма разнообразны. С точки зрения питательных потребностей МКБ относятся к наиболее сложным микроорганизмам. Это связано с тем, что для естественного местообитания лактобактерий характерны биотопы с высоким содержанием органических веществ (углеводов, белков, пептидов, свободных аминокислот, витаминов и др.).
МКБ используют в качестве источников углерода и энергии широкий круг углеводов, при этом, наиболее важным и доступным, относительно дешевым и практичным энергетическим источником является лактоза, входящая в состав молока и молочной сыворотки, которые часто служат основой питательных сред для культивирования лактобактерий. Иногда при выращивании отдельных культур лактобактерий дополнительно используют глюкозу.
Вопросы азотистого питания также имеют важное значение для технологии производства бактериальных концентратов. Многочисленными исследованиями установлено, что для нормального роста и развития МКБ необходимы наличие в питательной среде различных аминокислот и пептидов [3, 10, 11, 16, 51, 101, 121, 135 -142].
Потребности в аминокислотах лактококков в определенной степени зависит от видовых и штаммовых особенностей. Для некоторых культур Lcc. lactis и Lcc. diacetilactis требуется наличие в питательной среде двух аминокислот аргенина и фенилаланина. Для роста и развития других штаммов разновидности Lcc. diacetilactis требуется наличие в питательной среде еще метионина, а для Lcc. lactis - аланина, глутамина, гистидина, лизина, метионина. Наиболее сложны потребности в аминокислотах.проявляет Lcc. cremoris, большинство штаммов которого нормально развиваются в синтетической питательной среде, содержащей ар-генин, валин, глутамин, глутаминовая кислота, изолейн, метионий, фениаланин.
Лейконостоки также имеют различную потребность в аминокислотах. Одни штаммы имели абсолютную потребность в валине и глутамине, а другие аминокислоты стимулировали рост этих микроорганизмов [3]. У других штаммов абсолютная потребность более сложная и включает валин, гистидин, глутамин, глута-миновую кислоту, метионин, изолейцин и лейцин, триптофан и фенилаланин [101].
Молочнокислые палочки проявляют меньшую потребность в аминокислотах, так как они обладают более сильной способностью к протеолизу [101]. В частности, большинство культур Lbc. plantarum и Lbc. casei требовали для своего развития аланин и аспарагиновую кислоту, а другие аминокислоты стимулировали рост и размножение этих микроорганизмов.
Для нормального развития МКБ необходимо наличие в среде наряду с аминокислотами экзогенных пептидов. Так, исследованиями Миллс СЕ. и Томас Т.Д. показано [137], что если на начальных стадиях развития популяции (в течении первых 2-3 генераций) для роста требовались только свободные аминокислоты, позже (после 5 - ти генераций) клетки лактококков требовали пептиды. Как показали исследования литовских авторов, лучше всего усваиваются пептиды средней величины, состоящие из 2 - 5 аминокислот [143]. При этом пептиды способствуют росту МКБ в значительно большей степени, чем аминокислоты, добавляемые в среды в эквивалентных количествах, т.к. транспорт пептидов в бактериальные клетки энергетически более эффективен, чем каждой аминокислоты в отдельности [144]. Необходимо отметить, что как недостаток тех или иных аминокислот в питательной среде отрицательно сказывается на росте и размножении молочнокислых бактерий, так и избыток некоторых аминокислот может вызвать торможение их развития. Так, избыток в среде серина, арганина, гистидина и глатуминовой кислоты задерживает развитие Lbc. casei; избыток валина, метионина, серина, ас-паргиновой кислоты может тормозить рост Lcc. lactis. Чаще всего это связано с антагонизмом аминокислот, когда одна аминокислота заметно тормозит усвоение другой.
МКБ проявляют довольно высокую требовательность к наличию витаминов в питательной среде. Большинство кокковых форм (лейконостокков, лактококков, термофильных молочнокислых стрептококков) требуют для своего развития и жизнедеятельности ниацин, биотин, цианкобаломин, фолиевую кислота. Все молочнокислые палочки испытывают потребность в пантотеновой кислоте, ниацине, рибофлавине [101].
Важную роль в росте и жизнедеятельности микроорганизмов играют пури-новые и пиримидиновые основания, нуклеиновые кислоты и другие органические факторы роста. Различные молочнокислые бактерии требуют неодинаковые факторы роста. Так при добавлении в молоко пуриновых и пиримидиновых соединений наблюдается усиление кислотообразования лактобактерий. Особенно большой эффект наблюдается при добавлении инозина. Рост некоторых штаммов Lcc. lactis и Lcc. cremoris стимулировался аденином. Имеются данные о том, что стимулирующим эффектом обладают олеиновая кислота (в концентрации 4,0 мкг/см ), уксусная кислота (в дозе 40 мкг/см ), тимидин (в концентрации до 2 мкг/см3). Описываются и другие факторы роста, в частности аденина, гуанина, цитозина.
Таким образом, для нормального роста, размножения, развития и метаболизма лактобактерий необходимы питательные среды, содержащие лактозу или глюкозу, белки, пептиды, аминокислоты, витамины и др. органические факторы роста. Источником этих ингредиентов могут быть гидролизаты молока, животных и растительных субстратов [135, 140], дрожжевых экстрактов и автолизатов [101, 140, 153, 155], кукурузного экстракта [101, 154, 155], фруктовых и овощных соков, препаратов из продуктов термофильного метанового брожения [156] и др..
Практические аспекты применения бактериальных заквасок и концентратов
Одним из первых способов приготовления производственной закваски является трехпересадочный метод приготовления производственной закваски из сухих БЗ. Основная задача метода - размножить микрофлору, содержащуюся в сухих БЗ до необходимого количества, учитывая ее низкую исходную концентра-цию (от 10 до 10 К.О.Е./ед.А.). При этом из одной порции сухой БЗ можно получить от 200 до 1200л производственной закваски, в зависимости от используемой при пересадках посевной дозы [203]. Основное преимущество данного метода — это низкая себестоимость, очень небольшой расход сухой БЗ и достаточно высокая активность клеток в готовой закваске. Однако на этом преимущества метода заканчиваются, т.к. необходимость трехкратной пересадки посевного материала, для размножения микрофлоры до получения нужного урожая клеток делает метод длительным, очень трудоемким и опасным с точки зрения возможного загрязнения закваски посторонней микрофлорой и бактериофагом.
В настоящее время уровень развития производства сухих бактериальных препаратов позволяет отказаться от данного метода, по крайне мере в сыроделии, и использовать беспересадочный метод получения производственной закваски. Производители бактериальных препаратов, в своем большинстве, включают в процесс производства стадию концентрирования биомассы, что позволяет значительно увеличить содержание клеток и перейти к выпуску сухих бактериальных концентратов (БК), содержание жизнеспособных клеток в которых составляет сотни миллиардов клеток в грамме.
При поступлении на сыродельные заводы законсервированную микрофлору бакконцентратов необходимо перевести из анабиоза в активное состояние и размножить до требуемого для производства количества. В настоящее время известно несколько способов приготовления заквасочной микрофлоры при производстве сыра: непосредственное внесение в молоко для получения продукта, приготовление производственной закваски из сухого БК беспересадочным способом и кратковременная активизация препарата для дальнейшего использования либо непосредственно для выработки продукта, либо для приготовления производственной закваски [3, 7, 39, 44, 99, 102, 203 и др].
Самым простым и прогрессивным способом применения сухих БК при выработке ферментированных молочных продуктов является способ прямого внесения в молоко для выработки продукта. Основное преимущество данного способа -отсутствие промежуточных стадий, предназначенных для размножения исходного количества клеток сухого БК, что не просто упрощает применение БК, но исклю 38 чает возможность его заражения посторонней микрофлорой и бактериофагом до начала производства продукта.
Однако метод прямого внесения имеет свои особенности применения. Перед внесением БК в ванну или ферментер рекомендуется предварительно растворить сухой препарат в небольшом объеме стерильной или прокипяченной воды (0,5 - 1,0 литра), выдержать не более ЗОминут, а затем вылить в молоко для выработки. Такой прием позволяет, во-первых, рассчитать необходимое количество вносимого препарата, если объем перерабатываемого молока меньше, чем предусмотрено в упаковке, во-вторых, равномерно распределить взвесь клеток при внесении в ванну. Однако нужно иметь в виду, что оставлять БК в воде на большее, чем указано выше время не рекомендуется, так как при очень высокой концентрации клеток и малом объеме воды они резко теряют способность к реактивации.
Рекомендуется при внесении взвеси БК в молоко для выработки предусмотреть в технологическом процессе время, необходимое для реактивации клеток сухого БК в молоке (1 - 1,5часа). Поэтому клетки вносят в начале заполнения ванны молоком и, при необходимости, выдерживают дополнительное время.
Из недостатков метода прямого внесения следует особо отметить два мо-мента. 1) При использовании способа прямой инокуляции сухих БК нет возможности регулировать дозу внесения клеток в зависимости от вида вырабатываемого продукта, в частности сыра, и качества используемого молока. В технологии производства различных видов сыра предусмотрена возможность подбора дозы производственной закваски с указанием интервалов, внутри которых мастер может её варьировать, в зависимости от качества сырья и ряда других факторов: при выработке сыров с низкой температурой второго нагревания рекомендуемые дозы производственной закваски колеблются от 0,5 до 0,8 %, для сыров с повышенным уровнем молочнокислого процесса (типа «Российского») от 0,8 до 1,5 %, а для мягких сыров - от 0,8 до 3,0 %. При выработке сыра из зрелого молока используют обычно нижний уровень указанных диапазонов, а в случае незрелого молока — верхний уровень количества вносимой закваски. Подобные приемы при использовании способа прямой инокуляции сухих БК не доступны. 2) Повышенные требования к качеству перерабатываемого молока при использовании способа прямой инокуляции сухих БК. Если мы вносим сухой не реактивированный БК в молоко с остатками ингибирующих веществ, или в незрелое молоко, содержащее природные бактериостатические вещества, или в молоко с измененным химическим составом, мы рискуем потерять весь объем молока, так как бактериальные клетки могут не восстановить свою жизнедеятельность или процесс реактивации может затормозиться. Следовательно, используя способ прямой инокуляции сухих БП, необходимо уделять повышенное внимание критериям качества молока-сырья, влияющим на показатели пригодности молока как среды для реактивации и развития заквасочной микрофлоры.
Способ активизации сухих БК как для получения производственной закваски, так и для непосредственного внесения в молоко для выработки продукта предполагает оптимизацию процесса реактивации микрофлоры сухих БК за счет использования дополнительной технологической операции. Активизацию препарата в обоих случаях проводят в небольшом объеме молока гарантированного качества или молока, обогащенного препаратом «Актибакт-Углич», или в специальной стандартной питательной среде. В качестве такой среды может использоваться с высокой эффективностью разработанная во ВНИИМС среда «Реактибакт».
Обеспечение оптимальных условий для реактивации позволяет перевести из анабиоза к активной жизнедеятельности максимально возможное количество клеток сухого БК. Независимо от способа применения активизированного препарата этот прием дает возможность сократить расход сухого БК и интенсифицировать молочнокислый процесс, что, в свою очередь, ограничивает возможность развития посторонней микрофлоры.
Изучение свойств, оценка и подбор лейконостоков в состав моновидового бактериального концентрата, применяемых для регулирования процесса формирования рисунка в сыре
Изучение кислотообразующих свойств лейконостоков показало, что: не обнаружено статистически достоверных различий в средних показателях энергии кислотообразования при 30 С и 10 С культур Leuc. lactis и Leuc. cremoris; - энергия кислотообразования исследованных культур лейконостоков равнялась в среднем 15,5 - 16,8 Т за 24 ч, при размахах (R = Хмакс - Хмин) равно 23 -28 и с = 4,3 - 4,8 (таблице 3.3). Распределение штаммов отбираемых в состав БК по энергии кислотообразования следущее: - 14,3, но 23,1 % штаммов давали прирост менее 10 Т за 24 ч; - (53,9 - 60,7) % штаммов давали прирост 10, но 20 Т за 24 ч; - (23,2 - 25,0) % штаммов давали более 20 Т. Приведенные данные свидетельствуют о том, что культуры лейконостоков обладают низкой энергией кислотообразования и не могут выполнять в сырах функцию кислотообразования, поэтому нецелесообразно использовать этот показатель для отбора этих МКБ в состав микрофлоры заквасок (таблице 3.4): - предельная титруемая кислотность при 30 С исследованных культур лей коностоков варьируется от 14 до 52 Т, при этом у 7,7 - 10,7 % культур этот пока затель составляет не более 20 Т, у 61,5 - 75,0 штаммов от 20 до 35 Т и 14,7 30,8 % имеют предельную кислотность 35 Т. Приведенные данные также сви детельствуют о низкой кислотообразующей способности лейконостоков и невоз можности использовать показатель предельнаой титруемой кислотности при 30С для отбора культур в состав БК; - культивирование лейконостоков при 10 С в течение 7 суток способство вало повышению титруемой кислотности молока на 3 - 36 Т, при этом большая часть исследуемых штаммов Leuc. lactis (77,0 %) обеспечивали прирост титруе мой кислотности не более 10 Т, 23,0 % не более 10 Т, но менее (или равное) 20 Т. Культуры Leuc. cremoris из в коллекции культур ВНИИМС-УЭБ обеспечи вают прирост титруемой кислотности в интервале 7-33 Т, при этом 31,8 % куль тур имеют ПКю 5 - 10 Т, 60,8 % штаммов накапливают более 10 Т, но менее 20 Т и 7,6 % - более 20 Т. Таким образом лейконостоки способны осуществлять кислотообразование при 10 С, но очень слабое, поэтому отбор штаммов по дан ному показателю не проводится. Особое значение при отборе культур лейконостоков имеет газообразующая активность, которую определяли по образованию углекислого газа. Результаты исследований показывают, что: - лейконостоки видов Leuc. lactis и Leuc. cremoris образуют в среднем идеи-тичное количество углекислого газа равное 21,3 - 28,4 см /100см культуральной среды при о = 4,6 - 9,6, и размахе равном 37 - 42 см /100см ; - распределение культур по объему образуемого С02 свидетельствует, что 50 % исследованных штаммов Leuc. lactis образовывали более 4, но менее (или равное) 20 см С02 на 100 см культуральной среды; 45 % накапливали 20, но 40 см СО2; 5 % образовывали более 40 см С02 на 100 см культуральной среды. Среди культур Leuc.cremoris распределение несколько иное: 25 % образовывали менее 20 см3 СОг; 60 % штаммов накапливали более 20, но менее 40 см3 СОг; а 15 % образовывали более 40 см СОг на 100 см культуральной среды (таблица 3.4). Учитывая приведенные результаты, можно рекомендовать для отбора в состав заквасочной микрофлоры культуры, образующие не менее 10, но не более 40 см3 С02 на 100 см3; - газообразование лейконостоков продолжается 60 - 180 ч, в среднем (108 ± 6) ч, причем большинство культур (47 % вида Leuc.lactis и 80 % вида Leuc.cremoris) образовывали С02 в течение более чем 72 ч, но менее 120 ч. Таким образом, в результате проведенной оценки культуры лейконостоков, отбираемые в состав БК по газообразующей способности, должны отвечать следующим требованиям: объем продуцирования СОг - 10-40 см3, продолжительность газообразования — 72 - 120 ч. Показано, что в наибольшей степени этим требованиям отвечают штаммы вида Leuc. cremoris. Не менее важное значение при- отборе культур лейконостоков в состав за-квасочной микрофлоры имеет, их способность образовывать диацетил иацетоин.
Изучение штаммов по образованию ацетоина и диацетила показало (таблица 3.3 и 3.4), что культуры Leuc. lactis не образуют или образуют небольшое количество (в среднем 0,5 балла) четырехуглеродных ароматических соединений. Большинство штаммов (85 % от общего количества исследованных) Leuc. cremoris образовывали диацетил и ацетоин в количестве 4-5 баллов. Данные показатели являются максимальными, поэтому при отборе ароматобразующих МКБ в состав моновидовых концентратов из лейконостоков следует отбирать культуры Leuc. cremoris с оценкой ароматобразующей активности в 4 - 5 баллов.
Из данных таблицы 3.3 видно, что липолитическая активность лейконостоков колеблется в интервале 0-10 мм, причем, как следует из таблицы 3.4, от 64,3 до 84,5 % изученных штаммов обладали очень низкой липолитической активно-стно, оцениваемой зоной гидролиза не более 3 мм, от 15,5 до 32,1 % отобранных культур обладали липолитической активностью более 3 мм, но менее 6 мм. Учитывая полученные данные, рекомендуем использовать в составе БК штаммы вида Leuc. cremoris, образующие зоны более 3 мм, хотя показатель липолитической активности не является значимым для моновидового БК лейконостоков; Ни один штамм Leuc. lactis не давал зоны более 6 мм. В связи с этим штаммы Leuc. lactis в состав моновидовых БК по заданному показателю не отбираются.
У лейконостоков была изучена способность подавлять рост кишечной палочки. Установлено, что более активно подавляют рост кишечной палочки штаммы Leuc. cremoris. Среди исследованных культур Leuc. lactis, штаммы с сильной антагонистической активностью составляют 42,9 % от общего числа культур, а Leuc. cremoris - 75,7 %. Антагонистическая активность к кишечной палочке является важным свойством культур, поэтому в составе моновидового БК целесообразно использовать Leuc.cremoris, при этом рекомендуется вводить культуры, имеющие зоны подавления роста кишечной палочки более 6 мм.
Таким образом, при подборе микрофлоры в состав моновидового бактериального концентрата лейконостоков включают культуры Leuc. cremoris, отвечаю-щие следующим требованиям: образование СОг - 10 - 40 см на 100 см культу-ральной среды, продолжительность газообразования — 72 - 120 ч, образование ди-ацетила и ацетоина 4-5 балла, липолитическая активность с зоной не менее 3 мм, антагонистическая акивность к кишечной палочке - не менее 6 мм.
Разработка технологии производства сухих лиофилизированных моновидовых бактериальных концентратов культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc.plantarum
В производстве сыров нередко используются молочнокислые палочки, способные оказывать влияние на процесс кислотообразования и ароматообразования, обладающие специфическим антагонистическим действием по отношению к технологически вредным (бактериям группы кишечной палочки, маслянокислым бактериям и др.) [3, 32, 119, 126, 159] или опасным для здоровья и жизни человека микроорганизмам. Объектом исследований, результаты которых приведены ниже, явилось испытание в выработках «Костромского» сыра усовершенствованного моновидового БК мезофильных молочнокислых палочек Lbc. plantarum БК - Углич - Пу. Контрольная закваска представлена лактококково-лейконостококковой микрофлорой БК - Углич - №4. Опытные сыры вырабатывали с дополнительным обогащением микрофлоры БК - Углич - №4 молочнокислыми палочками. Обогащение проводили непосредственным внесением в смесь для выработки сыра сухого бактериального концентрата БК - Углич - Пу в количестве 0,1 Е.А. и 0,05 Е.А. концентрата (соответственно опытный вариант 6 и опытный вариант 7) на 100 дм3 молока.
Результаты микробиологических исследований приведены в таблице 3.34. Приведенные в таблице 3.34 материалы свидетельствуют о том, что: 1. Развитие лактококково - лейконостоковой микрофлоры в контрольных и опытных сырах было идентичным в количественном и качественном отношении, в частности, максимальная плотность лактококковой и лейконостоковой микрофлоры достигается в 10 суточном сыре и составляет численность для кислотообразующих лактококков - (9,3 - 10,2) - 10 К.О.Е./г, для газо-ароматообразующих молочнокислых микроорганизмов (1,77 - 2,12) 10 К.О.Е./г. 2. В выработках сыров особое значении имеет развитие мезофильных молочнокислых палочек. В контрольных сырах источником формирования молочнокислых палочек служило пастеризованное молоко, поэтому исходное содержание молочнокислых палочек, попавших в сырную массу было низким и составляло менее 10 К.О.Е./см3. Заметное количество палочек в сырах контрольного варианта наблюдается» к 45 суткам и составляет в среднем 2,4 105 К.О.Е./г, скорость размножения равна 0,096 ч"1, при этом таксономический состав\ и физиолого-биохимические свойства молочнокислых палочек неизвестены. При выработке опытных сыров в смесь вносили специально подобранную культуру мезофильных молочнокислых палочек Lbc. plantarum в количестве 2,5 10 - 1,2 105 К.О.Е./г. Скорость размножения молочнокислых палочек во время созревания опытных вариантов сыра составляет 0,013 - 0,015 ч"1, достигая к 20 - 30 суткам плотности популяции 2,4 10 К.О.Е./Г. После 30 суток в сыре наблюдается вымирание мезофильных молочнокислых палочек. 3. Особое значение имеет развитие в сыре санитарно-показательных и технологически опасных микроорганизмов, в частности бактерий группы кишечной палочки и лактосбраживающих маслянокислых бактерий. Как следует из приведенных в таблице 3.34 данных, развитие БГКП в контрольных и опытных сырах практически одинаково и свидетельствует о хорошем санитарно-гигиеническом состоянии производства сыров. Наблюдение за развитием лактосбраживающих маслянокислых бактерий показывает, что в смеси для выработки сыра содержалось 6-13 спор. Затем споры прорастали и размножались во время прессования и в период после 30 суток. При этом, во время прессования (первое размножение) в контрольных и опытных сырах размножение происходило примерно с одинаковой скоростью, а затем при вторичном размножении (через 30 суток) скорость размножения лактосбраживающих маслянокислых бактерий в опытных сырах снижалась и составляла в контрольных сырах - 0,016 ч"1, в опытных в 5 - 7 раз меньше. Таким образом, в период активного роста мезофильных молочнокислых палочек наблюдается подавление роста лактосбраживающих маслянокислых бактерий. 125 Анализ органолептических свойств выработанных сыров показал (таблица 3.35), что обогащение заквасочной микрофлоры отобранными культурами Lbc. plantarum оказывает положительное влияние на вкус и аромат (повышая оценку на 0,3 - 1,0 балла), консистенцию (повышая оценку на 0,3- 0,5 балла) и рисунок (повышая оценку на 0,6 - Г,0 балла). Общая балловая оценка сыров опытных выработок статистически (t = 3,2; р 0,95) более высокая, чем контрольных.
Таким образом, обогащение лактококково-лейконостоковой заквасочной микрофлоры специальными культурами Lbc. plantarum способствует подавлению лактосбраживающих маслянокислых бактерий, ускорению вымирания БГКП, сохранению физико-химических, химических и микробиологических показателей и улучшению органолептических свойств сыра, особенно вкуса, аромата и рисунка.
