Материал: Melnuchuk_Promuslova biotexnologij

РОЗДІЛ 6. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ ПРОДУКТІВ

мікроскопуванням. Визначити мікробіологічні показники якості заквасок. Зробити висновки про якість заквасок.

Реактиви і матеріали: різні види заквасок, технічні ваги, стерильний посуд для приготування наважок, колби зі стерильною водопровідною водою, стерильні чашки Петрі, стерильні піпетки, стерильна вода в пробірках, стерильні живильні середовища.

Хід роботи:

1.Відбирання проб заквасок сухих та рідких, бактеріальних

концентратів, бактеріальних препаратів прямого внесення. Пробу рідких заквасок відбирають стерильною піпеткою об'ємом не менше ніж 10 см3 з кожного пакування та переносять у одну ємність.

Маса проби для контролювання заквасок сухих, бактеріальних концентратів, бактеріальних препаратів прямого внесення повинна бути

(30 ± 2) г.

Відібрані проби перед дослідженням перемішують та нейтралізують.

Для цього у стерильну пробірку або колбу, відбирають стерильною піпеткою 10 см3 закваски, що аналізують, додають 1 см3 стерильного розчину двовуглекислого натрію з масовою концентрацією 100 г/дм3, вміст ємності перемішують.

2.Мікроскопування препарату. Для приготування мікроскопічного препарату на чисте знежирене предметне скло петлею наносять невелику

краплю досліджуваного матеріалу і розподіляють на ділянці площею (1±0,2) см2. Препарат сушать при температурі (20±2) °С, фіксують над полум'ям спиртівки і фарбують метиленовим синім. Мікроскопічні препарати заквасок розглядають у 10 полях зору. Відмічають морфологію клітин.

Визначення кількості життєздатних клітин проводять висівом на селективні середовища. Для визначення кількості молочнокислих бактерій

узаквашувальних культурах змішують відповідне їх розведення з розплавленим і охолодженим до температури (47 ± 1) °С середовищем МРС або ГА. Після затвердіння чашки Петрі перевертають догори дном і інкубують при температурі (30 ± 1) °С протягом 72 год. в аеробних умовах для лактококів та при температурі (37 ± 1) °С протягом 48 год. також в аеробних умовах для S. termophilus.

У багатоштамових заквасках, що містять, Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus i Lb.acidophilus під час інкубування в анаеробних умовах при температурі (45±1)°С протягом 72 год. визначають Lb.delbrueckii subsp. bulgaricus, а при температурі (37±1)°С протягом 72 год. — Lb.acidophilus. Після інкубування підраховують усі утворені колонії.

Після інкубування підраховують загальну кількість колоній і колоній із прозорими зонами. Для того щоб розрізнити бактерій роду Lactococcus

131

РОЗДІЛ 6. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ ПРОДУКТІВ

від Leuconostoc, у кожну чашку Петрі додають 0,5 см3 Х-gаІ-розчину, який розтирають по поверхні чашки стерильним шпателем Дригальського. Чашки Петрі інкубують 4 год. при температурі (25 ± 1) °С.

Блакитні колонії з прозорою зоною або без неї — це Lactococcus lactis subsp. lactis, Lc.lactis subsp. cremoris, Lc.lactis subsp. lactis, bivovar diacetilactis— білі з прозорою зоною.

Зробити висновок про якість заквасок.

Лабораторна робота № 25. Технологія заквашування живильної основи. Приготування заквасок методом накопичувальних культур

Молочні продукти одержують, як правило, з нормалізованого молока з використанням молочнокислих бактерій, що за морфологією клітин поділяють на коки і палички. Усі вони нерухомі, не утворюють спор, грампозитивні, факультативні анаероби. Відносно температури їх поділяють на дві групи: мезофільні і термофільні бактерії. Типові молочнокислі бактерії за кінцевими продуктами бродіння молока бувають гомоферментативні і гетероферментативні. При гомоферментативному бродінні молочний цукор зброджується майже цілком у молочну кислоту. При гетероферментативному бродінні крім молочної кислоти утворюються леткі кислоти (оцтова, пропіонова), СО2 і ароматоутворювальні речовини: ацетоїн і диацетил, ефіри. Для молочнокислих бактерій молоко є природною еконішею, розвиваючись в якій вони спричинюють його сквашування, що є одним із найдавніших способів його консервування. При цьому не тільки подовжується термін зберігання цієї важливої сировини, а й отримуються нові корисні продукти.

Для отримання молочних продуктів використовують закваски, до складу яких входять, як правило, молочнокислі бактерії та інші мікроорганізми.

Заквасками називають чисті культури чи суміш культур мікроорганізмів, що використовують для виготовлення кисломолочних продуктів, таких, як ферментоване молоко, сметана, кисловершкове масло і сир.

Як заквашувальні культури використовують мезофільні і (або) термофільні молочнокислі бактерії, пропіоновокислі бактерії, інколи плісняві гриби. До складу закваски кефіру, крім молочнокислих бактерій, також входять дріжджі і оцтовокислі бактерії.

Елективні методи культивування (накопичувальні та чисті культури). Велику кількість мікроорганізмів дуже легко виділити з навколишнього середовища. Для них без особливих ускладнень можна підібрати умови, які б забезпечували їх ріст. Проте існує дуже багато мікроорганізмів, про які стало відомо лише після того, як була розроблена техніка накопичувальних культур. Честь цього відкриття належить нашому

132

РОЗДІЛ 6. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ ПРОДУКТІВ

співвітчизнику С.М.Виноградському та Голландському вченому М.В.Бейєрінку.

Накопичувальні культури. Метод накопичувальних культур дуже простий. Для накопичення потрібні такі умови, в яких організм долає конкуренцію інших. Підбираючи ряд факторів (джерела енергії, вуглецю, азоту, акцептори електронів, газову атмосферу, освітленість, температуру, рН та ін.), створюють певні умови та інокулюють (засівають) середовище змішаною популяцією, яка, наприклад, є в ґрунті, мулі, воді тощо. Найбільш пристосовані до цих конкретних умов мікроорганізми ростуть і витісняють всі інші супутні організми. Багаторазовими пересівами на такому самому рідкому поживному середовищі і посівом на агаризоване середовище такого самого складу можна без особливих зусиль виділити накопичений штам. Найкращим матеріалом для інокуляції є проби з тих місць, де вже є "природне збагачення". Наприклад, якщо потрібно виділити мікроорганізми, які ростуть на вуглеводнях, найкраще відбирати пробу з фунту на нафтопромислах або з нафтових відстійників.

Загальною ознакою молочнокислих бактерій є здатність зброджувати вуглеводи (моно- і дисахариди) з утворенням молочної кислоти (молочнокисле бродіння).

Інокулятом для одержання накопичувальних культур молочнокислих бактерій можуть бути кисломолочні продукти. Як поживне середовище використовують стерильне молоко. У пробірку із стерильним молоком вносять 1 мл кислого молока чи іншого кисломолочного продукту. Засіяну пробірку і контрольну (із стерильним молоком) ставлять у термостат при 30-32 °С на кілька діб.

Виготовлення молочних продуктів є другим за значенням після виробництва алкогольних напоїв харчовим виробництвом, яке базується на використанні мікроорганізмів.

Хоч технології виготовлення кисломолочних продуктів відрізняються між собою, вони мають кілька спільних етапів.

I етап — приготування заквашувальних культур. Для цього використовують виробничі штами мікроорганізмів, що попередньо пройшли перевірку на безпечність і мають клінічно доведений позитивний ефект на організм людини. Штами повинні зберігатися в умовах низьких температур (-4 °С або у рідкому азоті) чи бути ліофільно висушеними. Для виготовлення кожної серії продукту потрібно використовувати нову ампулу.

Бажано, щоб виробничим культурам була притаманна здатність до накопичення упродовж 6—18 год. біомаси у такій кількості, щоб до завершення процесу концентрація мікроорганізмів була не менше як 107 клітин у 1 мл чистого продукту.

II етап — приготування сировини і матеріалів. Сировина і матеріали повинні також проходити ретельну перевірку відповідно до

133

РОЗДІЛ 6. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ ПРОДУКТІВ

вимог Держсанепідемнагляду. Доцільно використовувати в технологічному процесі сировину і матеріали, піддані високотемпературній стерилізації (140 °С упродовж кількох секунд) або стерилізації автоклавуванням чи ультрафільтрацією.

Виробничі штами активно розвиваються в незбираному, знежиреному і згущеному молоці (вміст сухих речовин — не менше як 18—24 %), вміст білка — 3,7—4,0 % (до вихідного молока додається 4 % і більше сухого знежиреного молока). У сировину також вносяться речовини, що забезпечують необхідну в'язкість і текстуру продукту (пектини, агар, крохмаль тощо), стабілізатори.

Іноді для збільшення в'язкості й щільності згустків готового продукту додають іони кальцію у вигляді цитрату або глутамату. За використання стабілізаторів молоко повільно нагрівається до 50—70 °С упродовж 1,5—2 год. для їхнього повного розчинення і формування невеличких казеїнових глобул, вкритих жиром.

III етап — заквашування живильної основи. У стерильні ферментери з молоком вноситься необхідна кількість закваски. Найчастіше закваски вносять у молоко, охолоджене до 40—42 °С. У процесі заквашування можна контролювати рН, температуру, концентрацію кисню тощо. Зазвичай ферментацію здійснюють до досягнення рН 4,8, після чого продукт без різкого перемішування (для уникнення розрідження згустку) охолоджують до 20-25°С, розфасовують. При такій температурі утворюється продукт з найкращою в'язкістю та стійкістю згустку.

IV етап — асептичний (стерильний) розлив. Продукт охолоджують з 20–25°С до 6°С упродовж 8–10 год., щоб не порушити структуру кисломолочного продукту.

V етап — контроль готової продукції за органолептичними, мікробіологічними та іншими показниками.

Мета роботи: вивчити технологію отримання молочно кислих продуктів. У лабораторних умовах з закваски молочнокислих бактерій отримати кисломолочний напій.

Матеріали та обладнання: стерильне молоко, закваска молочнокислих бактерій (йогурт Активія), термостат, мірні циліндри, термометр, термос.

Хід роботи:

1.Вилити молоко у посуд і довести до кипіння, на мінімальному вогні прокип'ятити 5хв.

2.Охолодити молоко до температури 37-43С°, зняти пінку.

3.Якщо використовуєте готовий йогурт (Активія) - влити вміст упаковки в молоко і ретельно перемішати. Якщо використовуєте

134

РОЗДІЛ 6. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ОТРИМАННЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ ПРОДУКТІВ

суху закваску - розвести її столовою ложкою молока в флаконі і влити розведену закваску в молоко.

4.Перелити молоко з закваскою в термос, закрити кришкою і поставити на 5-6 годин. Важливо не рухати термос протягом цього часу.

5.Перелити йогурт в чисту посудину, закрити кришкою і поставити в холодильник на кілька годин, де він ще трішки загусне.

6.2. Кислотна коагуляція

Основними складовими у колоїдно-дисперсній білковій системі молока, яка зазнає найбільш істотних змін у процесі виробництва сиру, є казеїнові міцели.

Міцели казеїну є колоїдною фазою змішаного складу з властивостями гідрофільного та гідрофобного золю, який за певних умов (наприклад, під дією температури) безповоротно переходить у гель.

Понад 95% казеїну в молоці знаходиться в міцелярній формі. Міцели казеїну - близькі до сферичної формі частки розміром від 30 до 300 нм і молекулярною масою від 2,6 × 107 до 5×109 (частіше від 6×108 до 6×109). Кожна міцела містить від декількох тисяч до сотень тисяч молекул всіх чотирьох типів казеїнів. Куляста форма міцел відіграє важливу роль у забезпеченні їх високої стійкості, так як при однаковій масі питома поверхня мінімальна у частинок кулястої форми. У той же час, чим нижче питома поверхня колоїдних частинок, тим нижче у них запас вільної енергії, тим вище стабільність при інших рівних умовах. Діаметр міцел зменшується при зниженні в середовищі вмісту неорганічних компонентів, особливо кальцію і фосфору.

αs1-казеїн є основною фракцією білків молока. Він становить майже 50% усіх білків і 60% — білків казеїнового комплексу. Вони відносяться до фосфопротеїнів і легко осаджуються за низьких концентрацій іонів кальцію. Це гідрофобний білок, для якого характерні високий вміст залишків проліну та відсутність цистіну і цистеїну. У його молекулі знаходяться 8 фосфатних залишків, із яких 7 розташовані у сегменті Асп(43) — Гіс(80), що несуть майже всю частку від’ємного заряду молекули.

β-казеїн — друга основна фракція, яка належить до фосфопротеїнів і становить 25—35% загального білкового складу молока. Його молекула складається з одного поліпептидного ланцюга, містить 209 амінокислотних залишків і включає 5 залишків фосфосерину. Більшість частки молекули є гідрофобною. На β-казеїн припадає близько 8—15% білка молока. Первинна структура β-казеїну містить 169 амінокислотних залишків. β – казеїн — глікопротеїд, який є єдиним вуглеводвмісним казеїном. Наявність вуглеводів підвищує розчинність β -казеїнів у сольових розчинах і,

135