Реферат: Закваски, используемые в молочной промышленности для приготовления кисломолочных продуктов
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования
Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Ветеринарно-санитарный факультет
Кафедра микробиологии и иммунологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
тема №28: Закваски, используемые в молочной промышленности для приготовления кисломолочных продуктов
Выполнила: студентка 4 курса 8 группы
Королёва Светлана
Проверила: доц. Корнелаева Раиса Петровна
Москва 2006
Содержание
I. Введение
II. Исторические сведения об использовании заквасок в молочной промышленности
III. Классификация заквасок
IV. Выделение чистых культур молочнокислых бактерий и определение их производственной ценности
V. Принципы подбора культур в состав заквасок
VI. Приготовление заквасок в специальных лабораториях
VII. Приготовление и применение заквасок в производственных условиях
VIII. Требования к молоку, используемому для приготовления заквасок
IX. Перспективные способы приготовления и применения заквасок
X. Научная разработка заквасок и усовершенствование их качества
XI. Пороки заквасок
XII. Микробиологический контроль качества заквасок
XIII. Заключение
XIV. Список использованной литературы
I. Введение
Кисломолочные продукты получают сквашиванием молока или сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий, иногда с участием дрожжей и уксуснокислых бактерий. В процессе сквашивания протекают сложные микробиологические и физико-химические процессы, в результате которых формируются вкус, запах, консистенция и внешний вид готового продукта.
К кисломолочным продуктам относятся кисломолочные напитки, сметана, творог и творожные изделия. К кисломолочным напиткам относятся различные виды простокваш (обыкновенная, мечниковская, южная ацидофильная, варенец, ряженка, йогурт и др.), кефир (жирный, таллинский нежирный и др.), кумыс (из кобыльего, коровьего молока и др.), ацидофильные напитки (ацидофилин, ацидофильное и ацидофильно-дрожжевое молоко и др.) Производятся кисломолочные напитки с сахаром, фруктово-ягодными сиропами и другими наполнителями.
Заквасками называют чистые культуры или смесь культур микроорганизмов, используемых при изготовлении кисломолочных продуктов, кислосливочного масла и сыров.
Чаще в качестве заквасок применяют молочнокислые и пропионовокислые бактерии, иногда плесневые грибы. В состав естественной симбиотической закваски для кефира кроме молочнокислых бактерий входят также дрожжи и уксуснокислые бактерии.
Основную микрофлору сквашивания вносят с закваской, однако остаточная микрофлора пастеризованного молока также размножается в процессе сквашивания. Часть микрофлоры незаквасочного происхождения активизируется в присутствии микроорганизмов закваски, часть подавляется, а некоторые микроорганизмы, например бактериофаг, подавляют развитие микрофлоры закваски. Интенсивность размножения всей микрофлоры кисломолочных продуктов и конечное ее соотношение зависят во многом от качества молока, температуры и длительности сквашивания (созревания), скорости и конечной температуры охлаждения.
Основные кисломолочные продукты в зависимости от применяемых при их производстве заквасочных микроорганизмов могут быть разделены на пять групп, представленных ниже.
I — продукты, приготовляемые с использованием многокомпонентных заквасок (кефир, кумыс);
II — продукты, приготовляемые с использованием мезофильных молочнокислых стрептококков (творог, сыр домашний, сметана, простокваша обыкновенная);
III — продукты, приготовляемые с использованием термофильных молочнокислых бактерий (йогурт, простокваша мечниковская, южная, ряженка, варенец и др.);
IV — продукты, приготовляемые с использованием мезофильных и термофильных молочнокислых бактерий (сметана пониженной жирности, творог, напитки пониженной жирности с плодово-ягодными наполнителями);
V — продукты, приготовляемые с использованием ацидофильных палочек и бифидобактерий (ацидофильное молоко, ацидофилин, ацидофильно-дрожжевое молоко, ацидофильная паста, бифилин, детские ацидофильные смеси).
II. ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЗАКВАСОК В МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Первоначально в качестве заквасок использовали сквашенное молоко, пахту из-под сливочного масла и кислые сливки. Такие естественные закваски впервые начали применять в маслоделии (1860г.). Однако при этом не всегда получали масло высокого качества, так как состав микрофлоры был случайным. Первые опыты по использованию чистых культур молочнокислых бактерий были проведены в Дании Шторхом в 1888 г., для которых основополагающими были исследования Пастера (1857), открывшего молочнокислое брожение и его возбудителя. ,
В России закваски впервые внедрил в маслодельную промышленность С. А. Северин (1898) — директор Московской бактериолого-агрономической станции. Им же были разработаны способы получения сухих заквасок.
Сначала закваска состояла только из одного вида Lac. lactis, поэтому она не обеспечивала полноты вкусового букета, которым обладает высокосортное кислосливочное масло.
После 1919 г. в состав заквасок начали вводить ароматобразующие стрептококки Leu. dextranicum и Leu. cremoris. В 1935 г. был выделен ароматобразующий молочнокислый стрептококк – Lac. diacetylactis, который сообщал закваске выраженный запах. В настоящее время эти микроорганизмы входят в состав заквасок для масла, кисломолочных продуктов и сыров.
III. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАКВАСОК
Закваски, выращиваемые в специальных научно-производственных лабораториях, называют маточными или лабораторными. Они являются основой для получения производственных или потребительских заквасок.
Потребительские закваски подразделяют на материнские, или первичные; промежуточные, или вторичные, и производственные, или третичные.
Материнские закваски получают при посевах маточных заквасок, промежуточные и производственные — соответственно при посевах материнских и промежуточных заквасок.
Различают одноштаммовые закваски, состоящие из одного штамма микроорганизма, многоштаммовые — из нескольких штаммов одного вида и смешанные закваски, в состав которых входят многие штаммы разных видов микробов.
По составу микрофлоры основные закваски, применяемые в молочной промышленности, подразделяют на 3 группы: бактериальные, грибковые и смешанные (табл. 1).
1. Закваски для молочной промышленности
закваски | микроорганизмы | продукт |
Бактериальные: Мезофильные молочнокислые стрептококки Термофильные молочнокислые бактерии Бактерии, участвующие в созревании сыра | Lac.lactis, Leu.cremoris, Lac. cremoris, Lac.diacetylactis, Leu.dextranicum Str.thermophilus, Lbm. bulgaricum, Lbm.acidophilum, Lbm.helvtticum, Lbm.lactis Пропионовокислые бактерии, Lbm.casei subsp. rhamnosus, Brevibacterium linens | Творог, сметана, простокваша, кислосливочное масло, сыры Мечниковская и южная простокваши, ряженка, йогурт, варенец, ацедофилин, крупные твердые сыры Сыры с высокой температурой второго нагревания, мягкие сыры |
Грибковые Культура рокфора культура камамбера | Penicillium roqueforti Pen. camambtri, Pen. candidum, Pen. album | Сыр корфор Сыр камамбер |
Смешанные бактериально-грибковые | Lac.lactis, Lbm.buchntri, Lbm. brevis, Lbm.bulgaricum, Lbm.acidophilum, дрожжи Saccharomyces lactis и рода Torulopsis, уксуснокислые бактерии | Кефир, кумыс |
За рубежом закваски, состоящие из мезофильных молочнокислых стрептококков, делят на 5 групп: так называемые нулевые (0), L, D, LD и ароматические закваски.
Нулевые закваски содержат только Lac. lactis и Lac.cremoris или штаммы одного из этих видов. Селекция штаммов этих заквасок направлена на активное кислотообразование и минимальное газообразование.
Закваски L состоят из нулевых заквасок, а также Leu. cremoris. Наряду с молочной кислотой закваска вырабатывает диацетил, ацетоин, летучие кислоты и CO
В заквасках D кроме представителей нулевой закваски содержится Lac. diacetylactis. Эти закваски производят диацетил и ацетоин в большом количестве, в них более интенсивно образуется СО.
Закваски LD состоят из молочнокислых стрептококков, входящих в состав нулевых заквасок, а также Leu. cremoris и Lac. diacetylactis. В этих заквасках прослеживается тенденция Lac. diacetilactis доминировать над другими микроорганизмами.
Так называемые ароматические закваски состоят из штаммов Leu. dextranicum, Leu. cremoris, Lac. diacetilactis, применяемых для стимулирования ароматобразования в определенных продуктах.
IV. ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЦЕННОСТИ
Для поддержания заквасок в наиболее активном состоянии необходимо постоянно производить замену заквасочных штаммов, что связано с изменением биологических свойств заквасочных микроорганизмов при их длительном культивировании и хранении.
Этим обусловлена необходимость выделения чистых культур молочнокислых бактерий с целью получения производственноценных штаммов заквасочных микроорганизмов.
Выделение чистых культур молочнокислых бактерий включает ряд этапов: выбор источников, отбор образцов, посев на жидкую питательную среду для обогащения молочнокислой микрофлорой, посев на плотную среду для выделения чистой культуры, пересев чистой культуры (колоний) в стерильное молоко, исследование биологических свойств выделенных штаммов в целях их идентификации и определении производственной ценности.
Источниками выделения мезофильных молочнокислых бактерий являются сырое молоко, оборудование, самоквасные кисломолочные продукты, а также растения, корни растений, иногда почва, расположенная в зоне корневой системы.
Темофильные молочнокислые стрептококки и болгарскую палочку выделяют из самоквасных кисломолочных продуктов южных регионов; ацидофильную палочку— из содержимого кишечника телят и грудных детей. Теморфильную палочку Lbm. helveticum выделяют из твердых сыров с высокой температурой второго нагревания (типа швейцарского).
Для выделения мезофильных молочнокислых стрептококков 1 г пробы растирают в стерильной ступке и готовят разведение 1: 10 на физиологическом растворе. Полученную суспензию засевают в стерильное молоко (10 см3 в объеме 0,25-0,5 см3 ). Если культуру выделяют из кисломолочных продуктов, то одну каплю продукта вносят бактериологической петлей в стерильное молоко. Посевы термостатируют при 25-30°С до свертывания молока.
При выделении ароматобразующих мезофильных стрептококков после посева суспензии образцов в обезжиренное стерильное молоко (питательная среда) добавляют цитрат натрия (1 %) или дрожжевой автолизат (2 %) с глюкозой (1 %).
Процесс выделения чистых культур термофильных бактерий аналогичен процессу выделения мезофильных молочнокислых стрептококков. При этом термофильные молочнокислые стрептококки и палочки культивируют при 40-43 °С, за исключением ацидофильной палочки, которую выращивают при 37 °С. После проверки сгустка на типичность органолептических свойств и микрофлоры полученную обогащенную культуру, выращенную на стерильном молоке, высевают на плотную питательную среду (агар с гидролизованным молоком). Посевы термостатируют в течение 48 ч.
Колонии просматривают под малым увеличением микроскопа. Типичными колониями для Lac. lactis являются поверхностные округлые и глубинные лодочкообразные колонии. Lac. cremoris образует округлые темные колонии с выраженной зернистостью, Lac. diacetylactis формирует глубинные колонии неправильной формы в виде кусочков ваты. Термофильные стрептококки образуют правильной округлой формы темные колонии с четко выраженной зернистостью. Термофильные молочнокислые палочки образуют, как правило, колонии неправильной формы в виде «паучков» или кусочков ваты.
Типичные для каждой группы микроорганизмов колонии переносят в пробирки с молоком. Из одного образца (из одной чашки Петри) выделяют по 5 колоний, посевы термостатируют до образования сгустка но не более 48 ч.
Выделенные штаммы молочнокислых бактерий характеризуют по микроскопической картине, продолжительности (активности) свертывания молока и органолептическим свойствам.
Штаммы, имеющие неравномерные по размеру клетки, инволюционные формы, загрязненные посторонней микрофлорой, отбраковываются. Сгусток молока должен быть ровным, плотным, с чистыми кисломолочными вкусом и запахом. Кислотность сгустка через 10 ч должна быть 80-85 °Т, через 24 ч — 100-110 °Т (у активных кислотообразователей).
Энергия кислотообразования для Lac. lactis должна составлять 4-6 ч, для — Lac. cremoris 5-7 ч, Lac. diacetylactis должен свертывать молоко через 16-24 ч, а Lbm. acidophilum- через 4-5 ч.
Штаммы термофильных стрептококков и болгарской палочки отбирают средней и высокой активности свертывания. Штаммы Str. thermophilus высокой активности молоко свертывают через 3,5-4 час, штаммы средней активности образуют сгусток через 5-7 час. Активные штаммы болгарской палочки свертывают молоко через 3-3,5 час, а штаммы средней активности — через 5-7 час. Термофильный стрептококк и болгарская палочка используются в симбиотической закваске для кисломолочных продуктов «южного» типа.
Активностъ свертывания и органолептические свойств a выделенных штаммов являются наиболее важными и решающими показателями, определяющими пригодность их для использования в производстве. Кроме того, мезофильные молочнокислые стрептококки оценивают по следующим тестам: резистентность к бактериофагу, рост в лакмусовом молоке при температуре 45°С, образование аммиака из аргинина, образование диацетила, ацетоина и углекислого газа (для ароматобразующих стрептококков), способность к подавлению термоустойчивой молочнокислой палочки.
Для использования в производстве отбирают штаммы всех видов мезофильных молочнокислых стрептококков, не дающих роста в лакмусовом молоке при 45°С, резистентные к поливалентному бактериофагу и нелизогенные, подавляющие рост и кислотообразующую способность термоустойчивой молочнокислой палочки.
Штаммы, образующие аммиак из аргинина, не продуцирующие диацетила, ацетоина и углекислого газа, относят к Lac. lactis.
Штаммы, не образующие аммиака из аргинина, не продуцирующие диацетила, ацетоина и углекислого газа, относят к Lac. cremoris
Штаммы, образующие диацетил, ацетоин, углекислый газ и аммиак из аргинина, относят к ароматобразующему виду Lac. diacetylactis.
Для использования в производстве отбирают штаммы термофильного стрептококка, не развивающиеся в молоке с пенициллином (0,01 МЕ/см ), развивающиеся в гидролизованном молоке в присутствии не более 2 % NaС1 и 0,1 % метиленового голубого.
Из термофильных молочнокислых палочек в производстве используют штаммы, дающие рост в молоке при 45 °С и не растущие при температуре 15°С, имеющие предел кислотообразования 200-250 °Т.
Кроме того, штаммы ацидофильной палочки должны быть устойчивыми не менее чем к 0,4 % фенола, 20 % желчи, рН среды 8,3 и обладать выраженной антибиотической активностью по отношению к гнилостной микрофлоре, стафилококку, палочке протея и кишечным палочкам. Штаммы болгарской палочки должны образовывать ацетальдегид.
Исследование выделенных штаммов по вышеперечисленным гестам дает возможность идентифицировать их до вида. Из проверенных и отобранных ценных штаммов молочнокислых бактерий составляют коллекцию, которую сохраняют путем пересевов штаммов в стерильное молоко не реже одного раза в месяц. При этом штаммы нередко снижают свою биохимическую активность (пассажная спонтанная изменчивость). Поэтому 1-2 раза в год штаммы проверяют по их активности, чистоте, биохимическим и органолептическим свойствам.
Отобранные производственно-ценные штаммы молочнокислых бактерий можно хранить также в замороженном виде при -18 — (-25)°С в течение 4-6 мес или в высушенном состоянии после сублимационной сушки. В последнем случае запаянные ампулы с сухими культурами выдерживают хранение при низкой положительной (3-5°С) или отрицательной (-18 — (-25 °С) температуре в течение нескольких лет (до 10 и более).
V. ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА КУЛЬТУР В СОСТАВ ЗАКВАСОК
Важным показателем качества закваски является ее пригодность для производства заданного продукта, что должно быть проверено исследованиями в производственных условиях.
При составлении заквасок необходимо учитывать специфические свойства вырабатываемого продукта, температурные режимы производства, взаимоотношения между микроорганизмами, возможность развития бактериофага и др.
В зависимости от назначения в состав заквасок вводят штаммы, обладающие определенными особенностями. Так, закваски для производства масла должны иметь свойства кислото- и ароматобразования, незначительную протеолитическую активность. Для масла, предназначенного для непосредственного использования, подходят закваски D и LD, поскольку желательно быстрое и сильное ароматобразование. Для масла, предназначенного для длительного хранения, больше подходят закваски L, поскольку в этом случае необходим постоянный мягкий аромат. Для простокваши и сметаны наиболее пригодными считаются закваски D, так как желательно быстрое ароматобразование. В эти закваски подбирают штаммы, образующие при свертывании молока сгустки вязкой консистенции без отделения сыворотки.
При составлении закваски для творога вводят штаммы, сообщающие продукту хорошие вкус и запах, образующие сгустки, легко отделяющие сыворотку.
Для получения кисломолочных продуктов с лечебными свойствами в состав закваски вводят ацидофильные палочки и бифидобактерии, образующие антибиотические вещества. В состав заквасок для сыров вводят молочнокислые бактерии, обладающие относительно высокой протеолитической активностью, придающие специфические вкус и аромат продукту.
При составлении заквасок необходимо учитывать также температурные режимы производства молочных продуктов. Если процесс осуществляется при 20-30 °С, то в закваску вводят преимущественно мезофильные микроорганизмы, а при 40-45 °С -термофильные.
Важнейшим критерием годности для объединения отдельных штаммов в многоштаммовые закваски является сочетаемость видов и штаммов. По возможности должны произойти взаимная стимуляция заквасочных микроорганизмов и антагонистическое действие, т. е. подавление развития посторонней нежелательной микрофлоры.
Антагонистическое действие штаммов может иметь несколько причин: образование антибиотиков, продуктов обмена, оказывающих ингибирующее действие; разная скорость адаптации штаммов к конкретной питательной среде; темп размножения (продолжительность генерации)и др.
На основе использования антагонизма были созданы низиновые и антагонистические закваски. Низиновые закваски составляют штаммы Lac. lactis, образующие антибиотик низин, который препятствует прорастанию спор маслянокислых бактерий.
В состав антагонистической закваски входят штаммы Lbm. plantarum, кохорые образуют незначительные количества пероксида водорода, задерживающего развитие маслянокислых бактерий. В закваску для творога вводят штаммыLac. cremoris, образующие антибиотик диплококцин, ингибирующий развитие кишечных палочек.
Чтобы избежать антагонистического воздействия на заквасочные штаммы, проводят предварительный отбор их комбинаций по основным органолептическим параметрам. Как и в случае с отдельными штаммами, комбинации проверяют на пригодность и постоянство признаков.
Для производства отбирают многоштаммовые закваски, у которых в результате большого количества пассажей установилось равновесие признаков и штаммов.
Штаммы, вводимые в состав заквасок, проверяют на чувствительность к бактериофагам. Для проверок используют широко распространенные бактериофаги, известные своей агрессивностью к многочисленным штаммам. В питательную среду (плотную или жидкую), инфицированную бактериофагом, высевают проверяемый штамм бактерий. При этом, если наступает лизис бактерий, на плотной питательной среде появляются зоны просветления, так называемые негативные колонии, в которых нет роста бактерий. В жидких средах чувствительные к бактериофагу штаммы бактерий не развиваются (нет помутнения) или происходит слабый гликолиз (медленное накопление молочной кислоты), или он отсутствует совсем.
В состав заквасок вводят штаммы, которые не лизируются ни одним штаммом или лизируются немногими штаммами бактериофагов. Для предотвращения развития бактериофага применяют многоштаммовые закваски. При этом, если в закваске появляется фаг, он лизирует один-два штамма, остальные продолжают развиваться, обеспечивая кисломолочный процесс.
VI. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЗАКВАСОК В СПЕЦИАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ
В специальных научно-производственных лабораториях выделяют штаммы молочнокислых микроорганизмов, изучают их свойства, селекционируют, составляют и получают закваски, которые направляют на предприятия молочной промышленности, где вырабатывают производственные закваски.
В цехах по производству заквасок готовят сухой и жидкий бактериальные концентраты, маточные закваски в виде сухих и жидких заквасок, а также получают натуральные и сухие кефирные грибки (зерна).
Сухой бактериальный концентрат в нашей стране чаще вырабатывают трех видов: мезофильных молочнокислых стрептококков, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных молочнокислых палочек. Жидкий бактериальный концентрат готовят из мезофильных молочнокислых стрептококков.
Процесс приготовления сухого бактериального концентрата включает следующие основные этапы: выращивание заквасочных микроорганизмов, бактофугирование полученной культуры, высушивание суспензии клеток, фасование бакконцентрата.
Питательной средой для выращивания молочнокислых бактерий является молочная сыворотка с добавлением кукурузного экстракта (или аминокислотно-микроэлементно-витаминного комплекса), буферных солей и стимуляторов роста. В качестве буферных солей используют цитрат натрия или ацетат натрия. Стимуляторами роста молочнокислых бактерий являются сульфат марганца, аскорбиновая кислота и др.
Молочнокислые бактерии различаются по потребности в стимуляторах роста, в связи с этим предложены различные питательные среды для выращивания мезофильных, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек.
В табл. 27 представлены рецептуры питательных сред (на 1000 дм3 ) для наращивания клеток молочнокислых бактерий различных видов.
При приготовлении среды в сыворотке устанавливают рН 4,5-4,6 (оптимальную для выделения белков), нагревают ее до 95? С и выдерживают 60 мин для более полного выделения белков. После этого сыворотку осветляют путем сепарирования.
В осветленную сыворотку добавляют компоненты среды согласно рецептуре, устанавливают оптимальную рН, стерилизуют при 0,05 МПа (112? С) в течение 60 мин и охлаждают до температуры, оптимальной для роста микроорганизмов.
Стерилизация и охлаждение питательной среды, а также наращивание клеток молочнокислых бактерий осуществляются в ферментере, имеющем мешалку, в котором автоматически регулируются температура и рН на заданном уровне.
В подготовленную стерильную среду, охлажденную до оптимальной температуры развития того или иного вида молочнокислых бактерий, подают закваску в количестве 5-8 % (на сывороточной среде) или 3-5 % (на обезжиренном молоке).
Наращивание клеток мезофильных молочнокислых стрептококков ведут в ферментере при температуре 30? С в течение 10-12 ч, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек — при 40 °С на протяжении 8-9 ч при автоматическом поддерживании рН. При этом рН культуральной жидкости достигает для стрептококков 6,5-6,8, для ацидофильных палочек 5,7-6,0.
После окончания выращивания культуру охлаждают до 3-8°С и направляют на бактофугирование для получения бактериальной массы.
Отделение клеток от среды осуществляют в конце логарифмической фазы роста, когда в культуральной жидкости (в 1 см3 ) содержатся сотни миллионов — единицы миллиардов активных клеток. Бактериальную массу из культуральной жидкости выделяют на бактофуге. Для этой цели можно использовать центрифугу и молокоочиститель.
Бактериальная масса после бактофугирования содержит сотни миллиардов клеток в 1 см3; выход бакмассы составляет 0,5-0,8 %. Полученную бактериальную массу смешивают с защитной средой в соотношении 1: 2 — 1: 4. В состав защитной среды для мезофильных молочнокислых стрептококков входят: обезжиренное молоко с содержанием 16 % сухих веществ — 30% и 70 % водного раствора, содержащего сахарозу (5%), желатозу (5%), цитрата натрия (5%), глутамата натрия (2%). В состав защитной среды для ацидофильной палочки вместо цитрата натрия вносят 5 % уксуснокислого натрия. Защитная среда для термофильного стрептококка включает 20 % обезжиренного молока и 80 % водного раствора, содержащего по 2,2 % сахарозы, желатозы, лимоннокислого натрия и 1,2 % глутамата натрия.
Желатоза представляет собой желатин после стерилизации под давлением 0,15 МПа в течение 2,5-3,0 ч. После стерилизации желатин теряет способность образовывать гель.
Полученную суспензию клеток молочнокислых бактерий высушивают. Для этого ее разливают на лотки слоем 6-8 мм или фасуют по 2 см3 во флаконы. Суспензию высушивают в установке для сублимационной сушки сначала при низкой отрицательной температуре —35-(-45)°С, досушивание — при положительной температуре (40-45 °С). Продолжительность сушки суспензии на лотках 6-12 ч, во флаконах
24-42 ч. Сухой бактериальный концентрат, высушенный на лотках, размельчают и фасуют во флаконы порциями по 1-1,5 г.
Концентрат содержит от 150 до 300 млрд клеток в 1 г. Массовая доля влаги в нем не должна превышать 3,5 %. Допускается наличие посторонней непатогенной микрофлоры не более 10 клеток в 1 г.
Продолжительность свертывания молока при внесении одной порции концентрата на 1 дм3 молока при оптимальной температуре составляет: у мезофильных стрептококков 4,0-5,5 ч, у термофильных молочнокислых стрептококков 3,0-4,5, а у ацидофильных палочек
2.5-3,5 ч.
Срок хранения концентрата при температуре 3-10 °С 8 мес со дня выработки.
Жидкий бактериальный концентрат мезофильных молочнокислых стрептококков так же как и сухой, применяется при производстве творога и сметаны. Его готовят так же, как и сухой. Приготовление отличается лишь исключением двух операций: замораживания и сушки. Концентрат разливают во флаконы по 5±0,5 см3 (полпорции) и по 10 ± 0,5 см3 (порция), укупоривают, охлаждают до температуры +8-(-5)? С и хранят не более двух месяцев со дня выработки. Жидкий бактериальный концентрат содержит не менее 150 млрд. клеток в 1 см3. Допускается содержание посторонней непатогенной микрофлоры не более 20 клеток в 1 см3 .
Сухие закваски приготовляют на основе бактериальной массы (из бактериального концентрата) или высушиванием комбинаций культур бактерий в защитной среде. Сухие закваски, приготовленные на основе бактериальной массы, по составу микрофлоры идентичны сухому бактериальному концентрату и отличаются от него лишь по количеству клеток молочнокислых бактерий. Они содержат примерно в 100 раз меньше бактериальных клеток, чем бактериальный концентрат, из-за большего разведения бактериальной массы защитной средой.
Для приготовления сухой закваски из комбинации культур в стерильное обезжиренное молоко вносят комбинированную закваску в количестве 0,5-1 % и выдерживают при оптимальной температуре до образования сгустка.
Выращенную комбинацию культур в количестве 30 % вносят в защитную среду — водный раствор, содержащий сахарозу (10 %), трехзамещенный лимоннокислый натрий (5 %), глутамат натрия (2,5 %) и желатозу (5 %). Смесь перемешивают, фасуют во флаконы по 1 см3 (одна порция), замораживают и высушивают при сублимационной сушке. Режим замораживания и сушки заквасок аналогичен режимам получения сухого бактериального концентрата. Сухую закваску можно хранить не более 8 мес при температуре 3-8 °С. Сухая закваска имеет вид порошка или таблеток. Цвет белый или кремовый.
Продолжительность свертывания молока (при внесении одной порции закваски для творога и сметаны на 2-2,5 л, остальных заквасок на 100 см3 молока) составляет для закваски из бактериальной массы 5-9 ч, для закваски из комбинации культур 16- 18 ч.
Количество молочнокислых бактерий в 1 г сухой закваски составляет 10 -10. Количество посторонних микроорганизмов допускается 1-2 клетки в 1 г, бактерии группы кишечных палочек не должны обнаруживаться в 1 г закваски.
Жидкие закваски готовят на стерильном обезжиренном или цельном молоке. Молоко стерилизуют в течение 10-15 мин при температуре 121°С, охлаждают до (37±1) °С и для проверки на стерильность термостатируют при этой температуре в течение двух суток. Перед заквашиванием молоко контролируют микроскопированием окрашенного препарата. При просмотре не менее чем в 10 полях зрения микроскопа должны отсутствовать вегетативные клетки и споры.
После этого в молоко вносят комбинацию культур и выдерживают его при оптимальной температуре развития до образования сгустка. Закваску фасуют в стеклянные флаконы по 20, 50 и 100 см3, флаконы укупоривают и маркируют (этикетируют). Жидкие закваски имеют срок годности: 10 сут. при 3-8 °С и 5 сут при комнатной температуре хранения.
Закваска имеет жидкую консистенцию с небольшой крупкой, реже — сметанообразную. Допускается отделение сыворотки. Вкус и запах закваски кисломолочные, характерные для соответствующего вида, освежающие, без посторонних привкусов и запахов. Цвет белый с кремовым оттенком по всей массе. Допускается буроватый оттенок. Кислотность 80-100 °Т. При микроскопии мазков из закваски должны отсутствовать инволюционные формы и посторонние микроорганизмы.
При производстве закваски и бактериального концентрата бактериальные клетки могут наращивать численность в периодическом режиме или в условиях непрерывного (проточного) культивирования.
При периодическом выращивании (в изолированной емкости) действующие на микроорганизмы многочисленные факторы меняются по ходу развития культуры. Вначале микроорганизмы размножаются в условиях избытка питательных веществ. Одновременно с этим в среде накапливаются продукты обмена. Они тормозят деятельность ферментов, участвующих в синтезе компонентов клеток. В соответствии с происходящими в среде изменениями культура сама претерпевает ряд закономерных морфо-биохимических изменений. Так, например, клетки, образовавшиеся в начале культивирования, отличаются от клеток, выросших позднее. Это ведет к гетерогенности культуры.
Наращивание клеток в условиях непрерывного культивирования предусматривает постоянный приток питательной среды и одновременное удаление продуктов жизнедеятельности. В результате этого микроорганизмы приобретают способность к продуктивному незатухающему во времени росту, что дает возможность получить закваску и бактериальный концентрат более активные, а также увеличить выход продукции с существующего оборудования.
Кефирные грибки (зерна) представляют естественную симбиотическую закваску для кефира. В них входят молочнокислые стрептококки, палочки, дрожжи и уксуснокислые бактерии (рис).
Процесс получения натуральных кефирных грибков включает подготовку молока, культивирование кефирных грибков, отделение, фасование, укупоривание, маркирование и хранение. Для культивирования кефирных грибков используют обезжиренное молоко, пастеризованное при температуре 92-95 °С в течение 20-30 мин, в которое помещают грибки в соотношении 1:20. Выращивание проводят при температуре 18-22 °С. Ежедневно молоко меняют, т. е. грибки заливают свежими порциями питательной среды. Молоко, в котором культивировались кефирные грибки, представляет собой уже культуральную кефирную закваску, содержащую ту же микрофлору, что и кефирный грибок.
По мере роста грибков 1-2 раза в неделю их отделяют от закваски, фасуют порциями в стерильные флаконы, заливают обезжиренным молоком или сывороткой. Срок хранения кефирных грибков составляет 10 дней при температуре 8-10 °С.
Рис. Кефирные грибки (зерна)
Рис.. Микроскопическая картина грибковой кефирной закваски
Сухие кефирные грибки получают из натуральных (живых) кефирных грибков путем высушивания в защитной среде, состоящей из молочной сыворотки с добавлением 0,5 % сахара и 0,01 % аскорбиновой кислоты.
Отделенные от культуральной закваски грибки помещают в защитную среду в соотношении 1:20 и выдерживают в ней 5-6 ч при температуре 20-22 °С для наращивания дрожжей, которые являются наиболее чувствительными к замораживанию и высушиванию. После этого грибки отделяют от защитной среды, укладывают на стерильные лотки слоем 8 мм, закрывают стерильной марлей и помещают в морозильный шкаф при температуре — 20-25 °С на 1,5-2 ч. Грибки сушат в установке сублимационной сушки. Температура в начале сушки 15-20°С, конечная температура досушивания 30-35°С. Продолжительность сушки 8-10 ч.
Сухие кефирные грибки фасуют порциями по 10, 20, 50, 100 г в пакеты из полиэтилен-целлофана и запаивают. Срок хранения кефирных грибков 3 мес при температуре не выше 8 °С. Сухие кефирные грибки содержат не более 4,5 % влаги.
Продолжительность сквашивания молока при соотношении грибка и молока 1: 40 и температуре 18-22 °С для натуральных грибков составляет 16-18 ч, ддя сухих — 24-28 ч. Кислотность сгустка 90-110 °Т. В микроскопическом препарате наблюдаются диплококки, короткие цепочки, единичные палочки и клетки дрожжей.
VII. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКВАСОК В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
На молокоперерабатывающие предприятия должны поступать высококачественные закваски или их концентраты, проверенные учреждением, которое их разрабатывает и производит. Задача молокоперерабатывающего предприятия состоит в том, чтобы сохранить их полную эффективность.
Производственные закваски на предприятии получают в отделениях чистых культур или в специальном боксе при микробиологической лаборатории предприятия. Приготовление производственной закваски из чистых культур и кефирной закваски (грибковой и производственной) проводят в отдельных изолированных помещениях заквасочного отделения. На небольших предприятиях допускается приготовление заквасок чистых культурах и кефирной в одном помещении. В помещениях необходимо поддерживать чистоту. Не допускается одновременно проводить посевы по контролю готовой продукции, контролю условий производства и готовить закваски, Термостаты и холодильники, предназначенные для приготовления и хранения производственных заквасок и активизации бактериальных концентратов, не должны использоваться для других целей. Воздух в отделении чистых культур или боксе дезинфицируют с помощью бактерицидных ламп.
Предприятию от учреждения — изготовителя вместе с получаемыми заквасками выдается копия удостоверения о качестве, где указывается дата выработки и срок годности закваски, данные результатов анализов заквасок по кислотности, активности, микроскопическому препарату, количеству жизнеспособных клеток молочнокислых, пропионовокислых, бифидобактерий, также по количеству спор мезофильных аэробных бацилл, бактерий группы кишечных палочек, дрожжей и патогенных микроорганизмов, в том числе по сальмонеллам.
Закваски и бактериальные концентраты нужно использовать вскоре после получения из специальных цехов или лабораторий. До употребленш их хранят в холодильнике при температуре не выше 8 °С. Нельзя применять закваски и бактериальные концентраты с истекшим сроком хранения, Флаконы с заквасками вскрывают непосредственно перед употреблением и используют все содержимое флакона сразу.
Поступающие на предприятие закваски ослаблены в результате транспортирования и воздействия температуры, поэтому их необходимо восстановить с помощью предварительного культивирования. Критерием оценки восстановления закваски является определение сквашивающей активности. Их выращивают на стерилизованном молоке, допускается использование пастеризованного молока (92-95 °С 20-30 мин).
Эффективная закваска должна проявлять наибольшую активность не позднее чем после второй пересадки. При этом культивирование заквасок необходимо остановить в конце логарифмической фазы, что достигается у большинства заквасок при рН 5,5-5,3 или кислотности 78-80 °Т.
Приготовление производственной закваски из чистых культур на стерильном молоке проводят в молочных бутылках, колбах, в специальных ушатах или бидонах с крышками вместимостью от 3 до 20л.
Посуду и инвентарь, используемые для приготовления заквасок, моют и дезинфицируют в отдельном помещении заквасочного отделения. Дли дезинфекции используют растворы препаратов хлора, содержащие 150-200 мг/л активного хлора. Мелкий инвентарь и посуду стерилизуют в автоклаве или сушильном шкафу.
Режимы приготовления производственных заквасок зависят от вида закваски и конкретных условий производства.
Из жидкой сухой заквасок или отдельных штаммов на предприятиях готовят материнскую (первичную) закваску, которую используют для получения вторичной или производственной закваски. Материнскую закваску можно применять также для заквашивания молока или сливок, т.е. в качестве производственной закваски.
Для приготовления материнской закваски используют только стерилизованное молоко, для производственной закваски используют стерилизованное и пастеризованное молоко. Активизацию бактериального концентрата проводят на стерилизованном молоке, допускают использование пастеризованного молока.
Режимы приготовления основных групп заквасок представлены в табл. 28.
Для получения материнской закваски мезофильных молочнокислых стрептококков одну порцию сухой закваски вносят в 2 л стерилизованного молока и термостатируют при 26 °С в течение 12-16 ч. Для приготовления вторичной (промежуточной) закваски в стерилизованное молоко вносят 0,5-1 % материнской закваски и культивируют посевы 10-12 ч. Если в закваске преобладает Lac.cremoris, то период сквашивания продлевают до 12-14 ч., или увеличивают количество посевного материала до 2-3 %. Производственную закваску мезофильных стрептококков получают посевом в пастеризованное молоко 0,5-1% или 2-3 % вторичной производственной закваски и выращиванием посевов также в течение 10-12 ч. или 12-14 ч.
Материнскую закваску термофильного стрептококка и болгарской палочки получают внесением одной порции сухой закваски в 100 см3 стерилизованного молока. Посевы культивируют при 43 °С в течение 5-7 ч. Для приготовления производственной закваски посевной материал вносят в молоко в количестве 1 % и сквашивают его в течение 3 ч. Таким же образом готовят закваски ацидофильной палочки. Однако культивирование проводят при температуре 38 °С в течение 5-5,5 ч.
Для повышения лечебных свойств кумыса из коровьего молока подобраны специальные закваски из дрожжей, сбраживающих лактозу, Lbm. bulgaricum (типичной микрофлоры кумыса из кобыльего молока) и штаммов Lbm. acidophilum, антибиотически активных против микобактерий туберкулеза и нежелательной кишечной микрофлоры.
Для приготовления материнской кумысной закваски в 300 см3 подготовленного молока вносят по 1 порции сухих заквасок болгарской и ацидофильной палочек и смыв с 2-х пробирок Sach. lactis, выращенных на скошенном агаре Сабуро. Посевы культивируют при 30 °С 7-10 ч. Вторичную закваску готовят внесением в подготовленное молоко 10-20% материнской закваски. Посевы выращивают также при 30 °С 7-10 ч.
Производственную закваску получают посевом в подготовленное молоко 20 % (5-7 % для закваски кумыса нежирного) вторичной закваски. Посевы термостатируют при 30°С 4-6 ч, закваску для кумыса нежирного культивируют 14-15 ч.
28. Режимы приготовления основных групп заквасок
Продукт | Микрофлора закваски | Темп-ра скваши вания | закваски | |||||
материнская | вторичная | производственная | ||||||
Сотн. кол-ва сухой закваски и молока, порция на 1 л | Продолжи тельность сквашива ния | Кол-во % | Продол. скваши вания | Кол-во, % | Продол. скваши вания | |||
Творог, сметана, простокваша | Мезофильные стептококки (преобл. Lac. lactis). | 26 | 1/2 | 12-16 | 0,5-1 | 10-12 | 0,5-1 | 10-12 |
То же | То же, преобл. Lac. cremoris | 24 | 1/2 | 14-18 | 0,5-1; 2-3 | 12-14; 10-12 | 0,5-1; 2-3 | 12-14; 10-12 |
Йогурт, простокваша мечниковская, напитки «южный» | Термофильный стрептококк, болгарская палочка | 43 | 1/0,1 | 5-7 | 1 | 3 | 1 | 3 |
То же, варенец, ряженка | То же (раздельно) | 40 | 1/0,1 | 12-18 | 0,5-1; 2-3 | 5-5,5; 3,5-4,5 | 0,5-1; 2-3 | 5-5,5; 3,5-4,5 |
Ацидофильное молоко, фцидофильная паста, напиток «Московский» | ацидофильная палочка | 38 | 1/0,1 | 12-14 | 0,5-1; 2-3 | 5-5,5; 4,0-4,5 | 0,5-1; 2-3 | 5-5,5; 4,0-4,5 |
Кумыс жирный, кумыс нежирный | Болгарская и ацидофильная палочка; дрожжи, сбраживающие лактозу | 30 30 | 2/0,3+смыв дрожжей с 2х пробирок | 7-10 7-10 | 10-20 10-20 | 7-10 7-10 | 20 5-7 | 4-6 14-15 |
После каждого культивирования производится дополнительная выдержка заквасок при 16-18°С 3-6 ч (при получении производственно закваски 8-24 ч) для накопления дрожжей.
Бактериальный концентрат используют для приготовления производственной закваски или непосредственно продукта после активизации или без активизации (культуры прямого заквашивания).
Для активизации сухой бактериальный концентрат (как сухую закваску) растворяют во флаконе, добавляя в него 6-7 см3 стерилизованного молока или физиологического раствора, полученную смесь переносят в подготовленное молоко. Жидкий бактериальный концентрат перед вскрытием флакона выдерживают при комнатной температуре в течение 20-25 мин. Содержимое флакона переносят в подготовленное молоко из расчета одна порция концентрата на 6-8 л молока.
Бактериальный концентрат мезофильных молочнокислых стрептококков используют для приготовления творога и сметаны. Бакконцентрат термофильных молочнокислых стрептококков предназначен для приготовления варенца, ряженки и других кисломолочных продуктов подобного типа.
Бактериальный концентрат ацидофильных палочек применяют для приготовления ацидофильного молока, пасты, детских кисломолочных продуктов, напитка «Московский».
Активизированный бактериальный концентрат, используемый в качестве производственной закваски, вносят в пастеризованное молоко в соотношении одна порция концентрата (6-8 л) на 2-3 тыс. л молока (мезофильные стрептококки) или одна порция на 500 л (для термофильных бактерий).
В производстве целесообразно использовать свежеприготовленную закваску, так как она обладает наибольшей активностью. В случае необходимости закваску охлаждают до 3-10°С и направляют на хранение. Продолжительность хранения материнской и производственной закваски на стерилизованном молоке до 72 ч, на пастеризованном — 24 ч.
В процессе приготовления продукта производственную закваску на стерилизованном молоке вносят в молоко или сливки в количестве 1-3 %, а закваску на пастеризованном молоке — 3-5 %.
Для приготовления производственной кефирной закваски восстанавливают сухие кефирные грибки, из которых в дальнейшем готовят грибковую закваску, а из нее получают культуральную производственную кефирную закваску.
Восстановление активности кефирных грибков и их культивирование осуществляют на пастеризованном обезжиренном молоке. Не допускается использование стерилизованного молока, так как при этом нарушается оптимальное соотношение между группами микроорганизмов и возникают пороки.
Для приготовления производственной кефирной закваски используют пастеризованное цельное или обезжиренное молоко. Сухие кефирные грибки помещают в обезжиренное пастеризованное молоко в соотношении 1: 40 — 1: 50 и выдерживают при температуре 19-21 °С до образования сгустка в течение 20-24 ч. Молоко пастеризуют при температуре 92-95 °С 20-30 мин.
В процессе сквашивания закваску перемешивают 1-2 раза. После появления сгустка кефирные грибки отделяют, помещают их в свежее пастеризованное и охлажденное молоко из расчета 1 часть кефирных грибков на 30-50 частей молока. Для полного восстановления активности микрофлоры сухих кефирных грибков достаточно 2-3 пересадок, при этом масса грибков увеличивается в 5 раз.
Для получения кефирной закваски восстановленные грибки помещают в пастеризованное и охлажденное до 19 и 21 °С обезжиренное молоко из расчета 1 часть грибков на 30-50 частей молока. Можно использовать любые соотношения в указанных пределах, при этом следует учитывать, что снижение количества грибков способствует увеличению в закваске дрожжей и ароматобразующих бактерий. Через 15-18 ч закваску тщательно перемешивают, спустя 5-7 ч ее снова перемешивают и процеживают через металлическое сито. Грибки, оставшиеся на сите, снова помещают в свежее пастеризованное и охлажденное молоко, а полученную культуральную закваску применяют для приготовления кефира либо производственной кефирной закваски.
Молоко при культивировании кефирных грибков меняют ежедневно приблизительно в одно и то же время. По мере роста грибки 1-2 раза в неделю отделяют с таким расчетом, чтобы соотношение между количеством грибков и молока оставалось постоянным 1: 30 — 1: 50. Промывать грибки водой или молоком не рекомендуется, так как это приводит к вымыванию значительной части полезной микрофлоры грибков.
Для получения производственной кефирной закваски в пастеризованное, охлажденное до 22 °С молоко вносят 1-3 % культуральной закваски и сквашивают его 10-12 ч. Для улучшения вкуса и запаха закваску выдерживают дополнительно в течение 5-6 ч при температуре сквашивания.
Кефирную закваску (производственную или грибковую) используют сразу же после ее приготовления без охлаждения. При необходимости закваску хранят при температуре 3-10 °С не более 24 ч. Для приготовления кефира в молоко вносят 3-5 % производственной кефирной закваски или 1-3 % грибковой закваски.
VIII. ТРЕБОВАНИЯ К МОЛОКУ, ИСПОЛЬЗУЕМОМУ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАКВАСОК
Условия культивирования микроорганизмов при получении заквасок должны быть по возможности стандартизированы в отношении питательной среды, количества инокулята (0,5-1,5 %), продолжительности (10-18 ч) и температуры выращивания (19-30 °С).
Стандартные условия позволяют остановить размножение заквасочных микроорганизмов в конце логарифмической фазы, что препятствует переквашиванию и ослаблению активности закваски.Для приготовления заквасок с этой целью предпочтительнее использовать стерилизованное молоко, полученное из сухого молока, пригодного для закваски и не содержащего ингибиторов.
Закваски готовят также на свежем цельном или обезжиренном молоке, полученном от здоровых коров какой-либо одной молочнотоварной фермы, расположенной недалеко от лаборатории и благополучной по инфекционным болезням.
Для приготовления закваски можно использовать молоко, имеющее чистый вкус, относящееся к 1-й группе по чистоте, к 1-му классу по пробе на редуктазу, кислотностью не выше 16-18 °Т, плотностью не ниже 1,027 г/см3. Качество сырого молока, отбираемого для производства заквасок, контролируют один раз в декаду.
Основными способами тепловой обработки молока для приготовления заквасок являются стерилизация и пастеризация. Стерилизацию молока проводят при температуре 121°С. Продолжительность выдержки молока при указанной температуре устанавливают в зависимости от емкости, в которой стерилизуют молоко: для бутылок и колб по 0,5-1 л 5-10 мин; для бидонов и ушатов по 3-5 л 10-15 мин; для бидонов по 10 л 15-20 мин; для бидонов и ушатов по 20 л 20-30 мин.Стерилизацию молока для материнской закваски проводят в автоклавах, которые устанавливают в отдельном помещении. После стерилизации молоко охлаждают до температуры заквашивания и в него сразу же вносят закваску или бактериальный концентрат. Стерилизованное молоко, приготовленное в бутылках и колбах с ватными пробками, допускается хранить при комнатной температуре в течение 3-5 сут. При этом проводят контроль молока на стерильность путем термостатирования при температуре 37 °С в течение 3 сут. Для контроля берут 1-2 бутылки или колбы от каждой партии молока. Отсутствие клеток в микроскопическом препарате, приготовленном из молока после термостатирования, указывает на его стерильность. Стерилизованное молоко в ушатах или бидонах хранить не допускается. Качество пастеризованного молока проверяют по эффективности пастеризации. Для этого асептически отбирают 10-20 см3 пастеризованного молока и термостатируют при 40-45 °С в течение 24-48 ч, отмечают характер сгустка и просматривают его микроскопический препарат.
IX. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКВАСОК
Наиболее перспективной формой заквасок являются концентраты. В принципе все закваски можно производить в виде концентратов, способы получения и применения их сходны между собой. Их используют в производстве сыра, масла, кисломолочных продуктов, исключая приготовление материнских и промежуточных культур, а в некоторых случаях и производственных заквасок.
Использование концентратов имеет следующие преимущества:
• исключение процесса приготовления производственных заквасок, который отличается высокой трудоемкостью и риском потери активности заквасок;
• обеспечение заданного равновесия между штаммами; быстрое изменение комбинаций штаммов с эффективной их сменой для предотвращения потерь от бактериофагов;
• улучшение аромата с помощью концентратов специальных ароматобразующих культур;
• увеличение сроков хранения сырого молока добавлением концентратов закваски для подавления психротрофной
• микрофлоры. Для получения концентратов заквасок пригодны питательные среды на основе обезжиренного молока и молочной сыворотки. Они дешевле по сравнению с полусинтетическими средами и способствуют выработке стабильного равновесия между штаммами.
X. НАУЧНАЯ РАЗРАБОТКА ЗАКВАСОК И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИХ КАЧЕСТВА
В природных условиях очень редко встречаются штаммы молочнокислых бактерий, обладающие хорошо выраженными производственноценными свойствами (высокой активностью свертывания молока, способностью образовывать диацетил и др.). Интенсифицировать сквашивание молока и улучшить качество молочных продуктов можно при использовании молочнокислых бактерий с повышенной биохимической активностью.
В связи с этим в научно-исследовательских лабораториях биохимически активные штаммы полезных микроорганизмов получают в виде мутантов, т. е. клеток микроорганизмов, приобретающих под действием различных мутагенных факторов измененные свойства, передающиеся по наследству. Производственноценные штаммы молочнокислых бактерий получают также их адаптацией (приспособлением) к определенным условиям.
Популяция культуры состоит из большого количества клеток, различающихся по биохимической активности. Эти особенности микроорганизмов обусловливают их изменчивость и позволяют получить разнокачественные особи с необходимыми свойствами.
Процесс получения производственных мутантов состоит из двух основных этапов: воздействия на клетки микроорганизмов сильнодействующего мутагенного фактора и последующего отбора высокоактивных вариантов.
В ответ на мутагенное воздействие часть клеток в культуре (популяции) погибает, другие изменяют свои морфологические, культуральные и биохимические свойства, что обусловлено необратимыми изменениями в структуре ДНК клетки.
Различная степень изменчивости микроорганизмов под действием мутагенных факторов ведет к появлению в популяции клеток, различающихся по биохимической активности. Из таких клеток по общепринятой методике выделяют чистые культуры молочнокислых бактерий, изучают биологические свойства и отбирают штаммы, обладающие наиболее выраженными полезными свойствами. В качестве мутагенных факторов применяют физические и химические воздействия.
Из физических факторов наиболее часто используют ультрафиолетовые лучи с длиной волны 2650 нм, которые обладают хорошим мутагенным действием, так как лучи этой длины избирательно поглощаются молекулами ДНК.
При радиационной селекции используют преимущественно гамма-лучи, а также быстрые нейтроны, дающие лучший мутагенный эффект. Однако их использование ввиду небезопасной работы с ними ограниченно.
Химические мутагены дают значительно больше полезных мутаций, чем физические, являясь в то же время менее летальными. В качестве химических мутагенов используют нитрозосоединения, формальдегид, уретан, этиленимин, оксид этилена, диэтилсульфит, диметилсульфит, саркализин и др.
Применяют также сочетание физических и химических факторов. В таких случаях для получения мутантов молочнокислых бактерий чаще используют нитрозосоединения, этиленимин и ультрафиолетовые лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, быстрые нейтроны.
Метод селекции молочнокислых бактерий воздействием мутагенных факторов является высокоэффективным и доступным для практического использования.
В процессе адаптации микроорганизмов к новым условиям существования они приобретают свойства, не являющиеся наследственно закрепленными. Такие свойства постепенно исчезают, если исчезает фактор, обусловивший их появление. Селекция микроорганизмов адаптацией состоит из двух основных этапов: повышения резистентности культуры и отбора улучшенных вариантов.
Путем адаптации можно повысить устойчивость молочнокислых бактерий к антибиотикам, химическим препаратам, поваренной соли и др. Получены культуры молочнокислых бактерий, резистентные к антибиотикам — низину, пенициллину и стрептомицину. Установлена возможность повышения резистентности культур L. bulgaricum и L. acidkphilum к желчи. Доказана приспособляемость молочнокислых бактерий к повышенной или пониженной температуре развития и высушиванию. Улучшенные формы молочнокислых бактерий, полученные путем адаптации, применяют в производстве кисломолочных продуктов и лечебно-профилактических препаратов.
XI. ПОРОКИ ЗАКВАСОК
В производственных заквасках наиболее часто могут возникать следующие пороки: снижение активности закваски или несквашивание молока, наличие бактерий группы кишечных палочек, излишняя кислотность, вспучивание, ослизнение, тягучесть и др.
Снижение активности закваски является наиболее распространенным пороком заквасок, выражающимся чаще в несквашивании молока. Причинами возникновения порока являются наличие антибиотиков и других ингибиторов в молоке, заражение закваски бактериофагом, низкое содержание сухих веществ в молоке, сезонные изменения качества молока (чаще весной), антагонистические взаимоотношения между микроорганизмами заквасок и др.
Антибиотики в молоко чаще попадают после лечения коров, больных маститами. Режимы пастеризации не вызывают полного разрушения этих препаратов в молоке, поэтому даже очень малые количества антибиотиков отрицательно влияют на рост и активность молочнокислых бактерий и других микроорганизмов заквасок. Причиной снижения активности заквасок может быть загрязнение молока; моюще-дезинфицирующими веществами и другими ингибиторами. При сильном снижении активности закваски, не вызываемом ингибиторами или неправильным культивированием, предполагают наличие бактериофагов, которые попадают в закваску из внешней среды или с заквасочными микроорганизмами в виде лизогенной культуры.; Для борьбы с распространением бактериофага рекомендуются частая смена закваски, введение в ее состав фагорезистентных штаммов,; их чередование в закваске, проведение дезинфекции помещения и оборудования, а также поддержание асептического режима выращивания заквасок, применение питательных сред, тормозящих деятельность фагов, и др. В качестве фагорезистентной среды для закваски используют молоко, из которого удален кальций. Последний связывают, добавляя в молоко фосфаты. При отсутствии кальция клетки бактерий и частицы фага, имея одноименный отрицательный заряд, взаимно отталкиваются и фаг не может проникнуть внутрь бактериальной клетки.
Несквашивание молока с пониженным содержанием сухих веществ, а также весеннее несквашивание объясняются пониженной пищевой ценностью молока, а также возможным увеличением в весенний период примеси маститного молока.
Снижение активности закваски может обусловливаться развитием некоторых видов молочнокислых стрептококков, образующих антибиотические вещества, задерживающие рост других заквасочных микроорганизмов.
Наличие бактерий группы кишечных палочек является следствием нарушения установленного режима пастеризации молока, несоблюдения общего санитарного состояния оборудования и личной гигиены.
Излишняя кислотность возникает при развитии термоустойчивых молочнокислых палочек, что обусловлено несоблюдением режима пастеризации молока, неудовлетворительной мойкой и дезинфекцией оборудования, несоблюдением температурных и других технологических режимов.
Вспучивание появляется в основном при развитии спорообразующей микрофлоры, оно обусловлено снижением активности закваски. Для устранения и предупреждения порока необходимы применение активной закваски или смена закваски.
Ослизнение, тягучесть появляются при развитии слизеобразующих штаммов сливочных стрептококков или ацидофильных палочек. Для предупреждения порока необходимо сменить закваску.
XII. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗАКВАСОК
Молоко, используемое для приготовления заквасок, должно соответствовать требованиям первого класса по редуктазной пробе, которую производят 2-3 раза в неделю.
Эффективность пастеризации молока для производства заквасок контролируют 1 раз в 10 дней на наличие бактерий группы кишечных палочек. Для этого 10 см3 пастеризованного молока высевают в 40 см3 среды Кесслер и культивируют при 37 °С в течение 24 ч. БГКП не должны выявляться в 10 см3 пастеризованного молока.
Эффективность пастеризации молока проверяют также в том случае, если в стрептококковых заквасках обнаружены палочки.
Для этого асептически отбирают 10 см3 пастеризованного молока и помещают его в стерильную пробирку или колбу. Пробу выдерживают 24-48 ч при 40-45 °С, после чего отмечают характер полученного сгустка и просматривают его микроскопический препарат.
Если пастеризация была проведена при температуре ниже 90 °С, сгусток получается плотным и под микроскопом обнаруживают большое количество стрептококков; при пастеризации 92-95 °С и недостаточной выдержке или без эффективного перемешивания, сгусток в пробирках может быть слабым, микроскопированием выявляют в препаратах зернистые и незернистые палочки.
При правильно проведенной пастеризации (температура 92-95 °С с выдержкой 20-30 мин) в молоке наблюдается пептонизация (отделение сыворотки и наличие зоны просветления в верхнем слое), а при микроскопировании выявляются споровые палочки.
Качество маточной и производственной заквасок на стерилизованном молоке контролируют по активности (предельной кислотности и продолжительности свертывания молока). В случае ее снижения проверяют количество технологической заквасочной микрофлоры и чистоту закваски путем просмотра окрашенного микроскопического препарата не менее чем в 10 полях зрения микроскопа.
Качество производственной закваски на пастеризованном молоке проверяют ежедневно, определяя активность, наличие посторонней микрофлоры путем просмотра микроскопического препарата, содержание БГКП, органолептические свойства сгустка, наличие ацетоина, диацетила, углекислоты и выясняют причины нарушения процесса сквашивания, если таковые имеются.
Контроль кефирных грибковой и культуральной заквасок проводят по кислотности, содержанию БГКП и микроскопическому препарату. При возникновении пороков кефирной закваски проводят дополнительное исследование состава микрофлоры. В кефирных заквасках БГКП должны отсутствовать в 3 см3. Соотношение различных микроорганизмов, входящих в состав кефирных грибковой и культуральной заквасок, примерно одинаковое и составляет в 1 см3: мезофильных молочнокислых стрептококков 108 -109; термофильных молочнокислых стрептококков 105 -106; ароматобразующих
молочнокислых бактерий 107 -108; дрожжей 104 -105; уксуснокислых бактерий 103 -104 .
Активность закваски контролируют по кислотности и продолжительности сквашивания. Производственные закваски для творога, сметаны и обыкновенной простокваши должны иметь кислотность 80-85 °Т; для масла и сыров с низкой температурой второго нагревания — 90-100 °Т. Кислотность заквасок молочнокислых палочек (сырной, ацидофильной и болгарской) не должна превышать 95-110 °Т, кефирной — 95-100, закваски для кумыса — 130-160 °Т.
Продолжительность сквашивания при внесении материнской закваски молочнокислых стрептококков (1-3 %) составляет 6-8 ч, молочнокислых палочек (0,5-1 %) — 4-6 ч.
Чистоту закваски. а также соотношение между компонентами закваски (например, между молочнокислыми стрептококками и палочками) проверяют ежедневно непосредственным микроскопированием препаратов.
Микроскопические препараты заквасок просматривают в 10 полях зрения. При этом в заквасках, состоящих из молочнокислых стрептококков (для сметаны, творога, простокваши обыкновенной, масла, сыров с низкой температурой второго нагревания), должны обнаруживаться только цепочки кокков и диплококки, равномерно расположенные в поле зрения микроскопа.
В закваске для ряженки, варенца, простокваш мечниковской и южной, йогурта должны присутствовать молочнокислые стрептококки и в меньшем количестве палочки. В закваске для ацидофильной пасты и ацидофильного молока — только палочки.
В кефирной грибковой закваске должны выявляться молочнокислые стрептококки, клетки палочек и дрожжей; в кефирной производственной закваске — молочнокислые стрептококки в преобладающем количестве, единичные палочки и клетки дрожжей.
Рис. Микроскопическая картина заквасок:
а — закваска для творога; 6 — ксфирная закваска; в — закваска для кумыса; г — закваска для южной и мечниковской простокваши; д — производственная ксфирная закваска; е — закваска для ацидофильного молока, дстских ацидофильных смесей
В случае если возникает сомнение в микроскопической чистоте заквасок, а при микроскопировании окрашенных препаратов посторонней микрофлоры обнаружить не удается, из заквасок делают посев нулевого и 4-5 разведений в стерильное обезжиренное молоко. Посевы термостатируют в течение 72 ч. Закваску молочнокислых стрептококков проверяют на наличие посторонних термофильных палочек, поэтому посевы культивируют при 42 °С. Закваски молочнокислых полочек контролируют на присутствие посторонних стрептококков при температуре 30 °С. Из сгустков готовят микроскопические препараты, просматривают их и определяют наличие или отсутствие посторонних микроорганизмов.
Использование этого метода дает возможность установить наличие в закваске посторонней микрофлоры в количестве менее десятков тысяч в 1 см3, которое нельзя обнаружить методом непосредственного микроскопирования.
Посторонняя микрофлора не должна обнаруживаться при посеве 1 см закваски.
Наличие бактерий группы кишечных палочек в закваске определяют посевом ее на среду Кесслер. Закваску предварительно нейтрализуют до рН 7,4-7,6, добавляя к 10 см3 закваски 1 см3 10%-ного раствора питьевой соды. Посевы термостатируют при 37 °С в течение 24 ч. Результаты оценивают по образованию или отсутствию газа в газовке. БГКП должны отсутствовать при посеве 3 см3 закваски для кефира и 10 см3 закваски для остальных продуктов. Анализ на наличие бактерий группы кишечных палочек производят из каждой емкости закваски ежедневно.
Определение наличия диацетила + ацетоина и углекислоты производят в заквасках для масла и сыра.
Содержание диацетила и ацетоина определяют по креатиновой пробе. На белую фарфоровую пластинку наносят в равных объемах (по 1 капле) фильтрат закваски, 40%-ный раствор КОН и 0,04%-ный раствор креатина, тщательно перемешивают.
Отмечают время появления розового окрашивания. Если порозовение произошло менее чем за 7 мин, то закваска считается хорошим продуцентом четырехуглеродных соединений (диацетила + ацетоина). Если же появление розового окрашивания отмечается после 7-10 мин, это указывает на слабую ароматобразующую способность микроорганизмов.
Наличие углекислого газа в закваске устанавливают, наливая в пробирку диаметром 15 мм закваску (20 см ), отмечают ее уровень и ставят на водяную баню с холодной водой. Температуру воды доводят до 90 °С и, не вынимая пробирки, отмечают уровень. Если закваска содержит углекислый газ, то сгусток становится губчатым и поднимается над сывороткой от 0,6 до 5 см и более.
Состав микрофлоры кефирной закваски (производственной и грибковой) определяют методом предельных разведений путем посева различных разведений в стерильное обезжиренное молоко и культивирования их в течение 3 сут. После этого микроскопируют препараты, приготовленные из содержимого пробирок со свернувшимся молоком. На основании полученных результатов составляют числовую характеристику и определяют количество лактококков и лактобактерий по методике, описанной при определении молочнокислых бактерий в молоке.
Ароматобразующие молочнокислые стрептококки выявляют на плотной среде с цитратом кальция при посеве различных разведений закваски. Посевы культивируют при 26 °С в течение 3-5 сут. Затем учитывают колонии, образующие зоны просветления в данной среде.
Дрожжи определяют чашечным методом на сусловом агаре при посеве различных разведений закваски и последующем выращивании при 24 °С в течение 3-5 сут.
Уксуснокислые бактерии определяют методом предельных разведений путем посева разведений в стерильное обезжиренное молоко и термостатирования их при 30 °С в течение 3-5 сут. Учет положительных результатов проводят по желтому кольцу, образующемуся на поверхности свернутого молока.
Требования к закваскам, регламентируемые Санитарными правилами и нормами, представлены в табл.
Наличие бактериофага устанавливают посевом закваски в стерильное обезжиренное молоко с добавлением раствора метиленового синего. Если в процессе культивирования после обесцвечивания метиленового синего через 4-5 ч снова наблюдается посинение молока, это указывает на наличие в закваске бактериофага.
Микробиологические показатели заквасок
Группы заквасок | Масса закваски (см/г), в которой не допускаются | примечание | ||
БГКП (коли-формы) | Патогенные, в том числе сальмоннелы | Staph. fureus | ||
Закваски для кефира (жидкие) | 3,0 | 100,0 | 10,0 | Плесени не более 10 КОЕ/см |
Закваски для других молочных продуктов, изготовляемых из чистых культур | 10,0 | 100,0 | 10,0 | Плесени и дрожжи не более 10 КОЕ/см |
Закваски сухие сублимационной сушки, бакконцентраты | 1,0 | 10,0 | 1,0 | То же |
Установление причин нарушения процесса сквашивания. Основными причинами нарушения процесса сквашивания является наличие в молоке ингибирующих веществ или бактериофага.
Для выявления причин несквашивания наблюдают за развитием молочнокислых стрептококков в молоке в первые часы после внесения закваски. Если молоко содержит ингибирующие вещества, развитие микроорганизмов закваски не наблюдается с самого момента заквашивания, если же причиной несквашивания является развитие бактериофага, то сначала наблюдается увеличение количества клеток, а через 2-3 ч — их исчезновение в результате лизиса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В нашей стране кисломолочные продукты особенно широко стали применять с начала XX в., когда И. И. Мечников впервые изучил значение их в питании человека. Он установил, что молочнокислые бактерии, попадая в кишечник вместе с кисломолочными продуктами, создают кислую среду, препятствующую развитию гнилостных бактерий, которые вызывают распад белков пищи с образованием токсических веществ, отрицательно влияющих на жизнедеятельность макроорганизма. Многие кисломолочные продукты содержат антибиотические вещества, подавляющие развитие кроме нежелательной микрофлоры кишечника также возбудителя туберкулеза, стафилококков и других микроорганизмов. Антибиотические вещества могут образовывать ацидофильная палочка, молочный и сливочный стрептококки, бифидобактерии и др.
Кисломолочные продукты имеют большую ценность с точки зрения физиологии питания. Под действием молочной кислоты казеин молока коагулирует в виде мелких хлопьев и усвояемость кисломолочных продуктов повышается. Так, простокваша в течение 1 ч усваивается организмом человека на 92 %, а цельное молоко — на 32 %.
В таких кисломолочных продуктах, как кефир и простокваша, содержатся жирорастворимые витамины А, D , Е, которые накапливаются в результате жизнедеятельности бактерий. Творог и кисломолочные напитки богаты солями фосфора, кальция, магния, участвующими в обмене веществ организма человека. Кумыс, кефир, ацидофильно-дрожжевое молоко содержат диоксид углерода и молочную кислоту, следы алкоголя, которые оказывают сильное секреторное воздействие на пищеварительные железы, что улучшает процесс пищеварения и усвоения пищи.
Кисломолочные продукты содержат в достаточном количестве незаменимые легкоусвояемые аминокислоты.
В связи с широким применением антибиотиков в медицине повысилась роль продуктов, содержащих ацидофильные палочки и бифидобактерии. Их использование дает возможность восстановить нормальную микрофлору кишечника, угнетаемую антибиотиками.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Степаненко П. П. Микробиология молока и молочных продуктов.—М.: Лира, 2002.—413с.
2. Банникова Л.А., Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Микробиологические основы молочного производства. — М.: Агропромиздат, 1987. — 400 с.
3. Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Санитарная микробиология молока и молочных продуктов. — М.: Пищевая промышленность, 1980. -256 с.
4. Микробиология продуктов животного происхождения /г.-Д. Мюнх, X. Заупе, М. Шрайтер и др./ Пер. с нем. Е.Г. Токаря под ред. д-ра биол наук Н.С. Королевой, канд. биол. Наук Н.В. Билетовой, канд вет наук Р.П. Корнелаевой.- М.: Агропромиздат, 1985. — 591с.
5. Полищук П.К., Дербинова Э.С., Казанцева Н.Н. Лабораторный практикум по микробиологии молока и молочных продуктов. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 200 с.
6. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила и нормы (САНПиН 2.3.2.560-96). — М., 1997.