автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Научное обоснование технологии обратимого консервирования молочнокислых бактерий при производстве бактериальных концентратов для сыров

РГО 0/1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАСЛОДЕЛЬНОЙ И СЫРОДЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НПО «Углич»

На правах рукописи УДК 637.146-33.07:637.354.05

НЕБЕРТ Александр Викторович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАТИМОГО КОНСЕРВИРОВАНИЯ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДЛЯ СЫРОВ

Специальность 05 18.04 — технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Углич — 1904

— Работа выполнена-во Всероссийском научно-исследовательском институте маслодельной и сыродельной промышленности НПО «Углич»

Научный руководитель — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Перфильев Г- Д.

' Официальные оппоненты — доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации, профессор Крашени-нин П. Ф.

кандидат технических наук, Гудко-ва М. Я-

Ведущее предприятие — Вологодский молочный институт

Защита диссертации состоится « » -1994 г. в У? . час

на заседании специализированного ученого Совета при Всероссийском научно-исследовательском институте маслодельной и сыродельной промышленности (152620. Ярославская обл., г- Углич, Красноармейский бульвар, 19, ВНИИМС).

Ваш -отзыв (в двух экземплярах), заверенный печатью, просим направлять в адрес института-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института-^ Автореферат разослан « , 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

В Ф. Роздова

ОБЦАЯ ХУАШЕРШЛНА РЛБ01Н

Актуальность работа Одной из проблем, схоягрх парод прэдпрп-[тияш! молочной промшианности, является повыеэшю качества вьлус-39ШХ продуктов, в .частности сыров.

Основным источником полезной шпсрофлоры, обуславливаЕщэй качество сыра С вкус я аромат, пиирвув и бголопгсзскуп ценность, санитарно-гигиенические показатели), продошитэльность созрэпаяпя эляются бактериальные препараты (концентраты). В развитии тогко-югии бактериальных препаратов последнее врага большое знпшякэ гделяется повышению количества жизкеспоссбной шкрофщры. Еашшч талом производства бактериальных препаратов является процесс сб-^ттюго консервирования биомассы шготагхаедяс бакхаряй. Спесо-¡ом, получившим яаибольше практически щяайЕэзиэ, язлнэтся яко-зшизация..

В процессе лиофялизащш юяэчиотамв» бактерии подвэргаотся ©здействию комплекса фяэшю-зшыитаокшс факторов, приводяпцЕ г. •азнообразнш субяетальнш я летшанш чюврегздэншш части клэтсп я ниженею количества етзнеспоссбкоЗ хякрофяоры а бакпрепарзтах. В •течественкьк и зарубежных нзучно-кеслэдозатэлвскш: организациях •остоянно ведутся работы, направленные на сохранение аазнеспособ-ости »юлочнокислых бактерий при разаззетыг способах консервировали их биомассы. Тем не ¡»нее вопрос сохранения жизнеспособности и кгнвнссти молзчнокиалых бактерий при заюраяаваняа и лвзфшзадга э--рвгэя, более того - находится на начальных этапах эксперкмзя-аланой и теоретической проработки. Б связи с этям актуальной за-ачей является новьеэекэ *етнеспособноста титокислкс бактерий, ходящих в состав баетеркэяьных препаратов для гэляиг снчтзеыг си-

ров, на основе научного обоснования технологии обратимого консервирования.

Рабочая гипотеза Анализ литературных данных позволил предполагать» что в процессе обратимого консервирования молочнокислые бшетерии подвергается экстремальному воздействию кошлекса физкко->шмических факторов, приводящих к морфологическим и физиолога-биохимическим изменениям, а в конечном счете к гибели части популяции. Устойчивость к зтозлу воздействию, пэ-БИДкиому, должна быть неодинаковой у различных видов и штаммов. Если это так, то следует разработать и ввести- в практику -методику селекции штаммов молочнокислых ба>стер.ий для включения в состав бакконцентратов, обладающих повысенной устойчивостью к консервирование. Таккэ можно предположить, что сохранение газнеспособяости микрофлоры в процессе консервирования будет завиекть от реяашв его прозедешш и, следовательно, делает необходимым ж исследование с целью оптимизации как на стадии накопления биомассы, так и на стадии тюксерзировашш.

Еэль и задачи исследований. Целью настоящей работы является научное обоснование технологии обратимого консервирования биомассы молочнокислых бактерий к повмпэнез за счэт этого качества бактериальных концентратов, используемых для производства сыра.

В соответствии с цэлыз и рабочей гипотезой ставились следующие задачи:

- исследовать еидовмэ .0 втаммовкз особенности реакций молочнокислых бактерий, используемых для производства сыра, на замораживание к лиофплЕзащш;

- разработать метод оценки устойчивости игаммов молочнокислых бактерий, отйираешх в состав мнкроцшоры бакпреяаратов, к замораживанию к ашофилизации;

/

- жучить влкянзт© на зкзнэспсссйность тлочкокисдш бщстэриД

«

условна подготовки к консервировании фазы развития популяции, конечной температуры культивирования, температуры 'оценивания бкомас-сы с защитной срэдой;

- исследовать влияние температуры п времени адаптации к "температурному иску" и замсраяиванию, скорости охлаждения, конечной температуры замораживания и продолжительности выдержи при ней на выживаемость молочнокислых бактерий;

- оптимизировать технологический процесс консервирования молочнокислых бактерий и провести его сравнительна пспыганпя з условиях производства;

- разработать технологический рагланэнт кспсерБлрозапет биомассы молочнокислых бактерий при производства бакпрепарагоа для сыров.

Научная новизна. Б результата проведенных исследований получены новые данные о морфологических и физиолзго-биохшических изменениях молочнокислых бактерий, происходящих з процессе-заьюрааа-вания и лиофилизации. При поггощи световой н электронной шкроско-пии выявлены разрушения клеточных цепочек, деструкция клеточкой стенки при лиофилизации, з основном, на стадии заморадяБания. Установлено, что фиэиогого-бнохзаетэскиэ иэ?.энезия, заклзсчащиеся прежде всего в снижении ¡сислотообразувкэл :г дегидрогеназной активности, находятся в тесной взаимосвязи и приводят к потере жизнеспособности.

Показано, что изменения, происходящие при замораживаязш и лиофилизации, носят индивидуальный характер и, в. зависимости от вида п штата микроорганизмов, колеблется з игроках пределах. В частности, вылазаемоста. шлочнокяслнг бактерий после зазжрашгзаякз йэиз-

- б -

нялась от 13,2 до 87,1 %, а после лиофилизации - от 0,1 до 56,3 7.. Установлено, что наиболее устойчивой к заыораншанию и лиофилизации группой микроорганизмов являются Ь. 1асИз гиЬзр. 1асиз и Ь. 1асиз зиЬзр. (ПасеШасиз (сильные кислотообразователи), наиболее чувствительной - Ь. 1аоиз зиЬзр. сгетпэ и лэйконостоки;

Разработан метод оценки устойчивости штаммов. ьолочнокислых бактерий к замораживанию и лиофилизации.

Установлены зависимости, отражающие влияние конечной температуры культивирования, фазы развития популяции, температуры сыеши-вания биомассы с защитной средой, а также режимных параметров низкотемпературного воздействия на выживаемость и физиологическую активность.-.молочнокислье стрептококков. Из исследованных факторов нлзгозтеьшературного воздействия наибольшее значение имеет конечна! температура защраяиЕания и продолжительность вццэрзкки при ней.

Научная новизна исследований подтверждена патентом на "Спосо( отбора юлочяокислых бактерий для производства сыра" М 1833152 ИКИ5 Й23С 19/032 от 7.03. 93.

Практическая ценность работы. Разработаны и утверждены "Изме-нешш Ы2 УУ ВШОМ2 047.83.02-89 методические указания по селекции мэзофнльЕЫХ молочнокислых бактерий в состав бактериальных заквасо} к препаратов для мелких сычужных сыров". Их использование позволяет учитывать фактор индивидуальной устойчивости микроорганизмов к консервирование при производства бактериальных концентратов.

Разработан и испытан в опнтно-проз^ышленкьк условиях "Технологический регламент процесса консервирования биомассы шлочнокислыз бактерий при производстве бактериалгьнш: концентратов (препаратов) для сыров", позволивший снизить потери жизнеспособных клеток микроорганизмов, повысить за счет этого активность бактериальных кон-

рнтратоз.

Адробашя работы л . пуОяакгшш.. Разулагак ргЗогы-вшвзш а збоугщэнн на эгзедазизх сэкщз Утагого Согета НШШ so вопросам зародзсят (I09i, 1SS2, 1SS3 г-г.)i S2SCCS3S0U лгзгчно-аргжкзсш! зшяюзпумэ "Акгугиаяэ яроЗлеш взрзрзбозяш шлюа и ярсйЗвоЕКггз '.хзгочеых продуктов" (г.Болэгдз, 1SS9 г.)? ВзгсоззноЗ гаучно-тэзвз-ззскоЗ конфэрзящк "Ззлод - нградназ^ rcsHßcsas* Сг.Сзтэ-Пзтор-Зург, 1891 г.). Лдссэрггцшг дшта^газксз, сесущзлась я пазучзка здсбрэшга за заседвзяя сещш Уташео со^зта 'ЕШШ по вовресш зьфодэлйя (1933 г.). ш кагорЕзяги дпссе-рхгцгп-: оп?0лш»заЕО 5 сэ-îîstehs работ, з том чзямэ nasas? за-шсбрэтэнпэ.

Структура п oSs-sk лгггезэхазгп*. Д^езсзеща cessons пз «зздэ-ввз, азагтя»«юго сбсорг, гкзшрк-энгажияй tsssii (4 глгг^Ог 22-водов, стажа. гошльзозазгоЯ гзгаркгурм, • jsisfcassgro "15 гуршх IÎCÏG4SKQ3 И 14 np'ixossa. CCSOSSCS СОДЗРГЗЕЭ P50C2U ¡Î2-rorsso sa ISO cipsîi-щш* кззеекшвбого теисга. В д-есзртгцп! csîsî-23 25 prsyiïKDS.

СОйЕЕШШЗ РШЛН

Во ззэдэжщ сбоснозкш нкгугзпосз, цзз, научная нагкгга z зра^этгскзя SHSJES-'CCSS psSoK*.

Б обг?ор5 лягератуш лргэздгш язааэ, ssp&sscepisys^ соетгз, зснош» гтгян производства зрангрггсз, способа as

ipEMssesni. Шк&зако, тео згеяс" з tùwossrm ярзгзгодетгз

Закпрепарзтоз, опрэдзглк::;::.! ksjjsbsssss^ яокагЕГ-s, sosiœsca» а jnceoSa ns шюзьзогккк ¡i~:i ярзкззодсгвг скрз, .«эдгзгся йсзеервз?-юзаяиэ ßssiscca ïïFcssassi^DsasH я cf?c3Zßsu cospzismtvo йргдо-гавланкя о суи^госгп aaa5i:Dsa¡, шхагшгэ ^SoTiist та бпогспгосет

- s -

объекты KotaussKca поврещдаэда* £зкгорс>в, возникающие при з&гэрагг:-вааш, а гаазхэ осеояшэ нуги иейхргшнации- кг. При этом показано, 420 ьзлочноккслкз бгккерия в азои'отЕОЕэши евгяшсе слабо

ЕЗУЧЭЕЕОЙ ГРУППОЙ ЫЗЕфООрГЕНПЗНОЕ.'

Организация работы, объекты к штопи шслэзовавий. Основная часть исследований прозодилась в отдела шкрабйолонш Есеросскйе-кого научно-исследовательского шституха маслодельной. и сыродельной npoissffiSEHOcnr Езучно-прокзвадсгвенЕого обгэдЁкэвия "Углич".. ашпермэЕтгльБнэ и .опытно-производственные выработки концентрата .соущэствлялн на Угличской аксперщгэЕтальной бксфабркка.

Д& провейзшж тоЕздогзлзй по влшшт рэйаэв еагаэражзаши на шдгаошш» бакяерик. во ВЕШше совизстно с' институтои фпзико-иагрюегшг псслэдовгзкй ш, Ейфпова баз разработан щхщшиный кри-отэрмзрэгуляс-ор "Азо2-ООГ;3 йяюдзущда в качзстЕз' :сщцагента 1ШДКИЙ азот.

Сбгектон наследований сгугзш! кутагурн шезчшккзлшс шкроор-ганЕзнэв видов LV .lactís "subsp." Isatis., L. lacfcis subsp. crer¡:oris, L. Isatis subsp. discstilaqtis, ib. plantaras;, Leuc. mosenteroides subsp. cresoMs ra колгекцщ отдела микробиологии БШШ к Угличской аюшерйШЕгаяьЕоЗ Шофабрика ВШ. "Углич".

Ц£а.. выполнении зксязримэнгальЕой части работы. йенользовалиед стандартизированные • к обх;щлшать:э методы шкробиологических и фп-зполого-бкохймщйсаоп;* ксследозаний, .-оритцЕаланзя катодака определения дэпщрогевзэной•акгищзсгк, электронная микроскопия.

Плакирование, статистическую обработку результатов экспериментов штодаии дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов,_построение графических ■изображений, решэниэ оптимизационных задач проводили с использованием автоыатизированйой системы

азусзкг исследований НПО "Углич" (АСШ-ЕС-'ЖС-ПГЮ, пзрссягльного

1В;>С02:.ЭСТ'П.'0Г0 НОЗИВТера ПО СПЭЦПЗЛЬНШ! Программ.

ШЩЩШт ЗЩОБНХ И ШЛ12ЛЕЫХ ОСОЕШБХТЕл РЕШЩЯ ШЖ-

шшшзх бактерия нд еюшшшвпв и шхштшщ

Б первой серии эксперимэнтоэ ставилось цельз кзучтггь рз=кгг:я галсчноюгслых бактерий на зшяралзанпз и гпо&шхзгцйа

При загоралЕазки л лисфзакзащш мэлачнокпелкэ бшсгэр!ш ярэ-терпвваот разнссбразкьэ" шрфолзпгезсхкэ и шизколого-бнохкдкзсгсэ изменения. Зйрфолоигазскш изменения ааклшаотеа прэядэ всего э УК53ЬПЭВШ1 ДЛИНЫ ЦЭПОЧЭК II происходят, 3 ОСНОВНОМ, на стадий 851ЛЗ-рз?ставпя. Псовздэннкэ эхэктронно-ш1крос!сояи"9С1Е;з еасдадрззззк ?акз на у«зйье9ййэ среднэго д»гз.\сзтрэ. и квзффицгзнг-" сср:з клеток, укэявсгнкэ толщны капсулы,' покрьзггдзй кзэгозгаэ дзпок-та п отдельные клэтка, разрушение отдэльнш: кхэток п ж агрегатов.

йгапзазго-биовютаикэ изнзпэнпя (табл. 1) щюявгтгея, лрэпэ НС0ГО, 3 СИВХ8ВЙЗ Кйслзтообраэущэй И ДЗГЙДрОГанаЗЗСЙ Ей-тиеностз, неспособности образовывать колонии на селективной пптг-тзлзкой среде, приводят к потере способности фср-кровзгь коаиш на плотной питательной срэдэ (агара с тщрв&ззсззшш шагкш).

Происходят?» язнэнэ'пия. к=5с показнэаэд рззздагага ксррэгздз-онкого анализа, тесно вэакшззязаны, а пх зСсоязга» зЕгюэвзз зависят как от зада и подвида, так и от конкретного атзгаз шссроср-

?.*дтеризлы, прэдстазлэпкыэ на рпс. 1, побивают, сто з щда ]лпкроорггнпзш '¿эгут за»» кизяуз (выгавеег^остз пря защраяпзззаэ

¿£Öi53J,a 1

BZH3BH3 2Bi-iopa»"4XsaHiis a ^sogiunisaiiiEi na ilHBEOsoro-öKonsaniec-KE9 cBO£öTsa k Basmaessicw» lasiiffioi-aioxus: öesrepnE

EHS K eraißi j-CKpoop-rßHHBlSOB IiDEpCC? Tßspy-ejsoa K3ICXOTHO-CTH sa 4 ti KJTX jBiKSJipoBaaHa'' KsrjtpQoreHaa- . HSS aiiTEBEOCTii" EiCiaiBasMacTK

L. lactis suösp. 31,3 ~ £5,8 18,3 - 85,5 13,2'- 73,6

1actis 24,1 - 23, 2,1 - ¿cQ s 1. 0,3 - 48,8

L laotis subsp. S7,5 - 94,3 49,2 - 87,0 48,9 - 87,1

diacatilaotis 11,3 - 89,5 0,3 - 3S,6 0,1 - 55,3

L. 1 actis subsp. 36,2 - 78,3 . 17,3 - 32,2 19,6 - 24,0

crensris 15,1 - 72,6 OsB - 13,6 . 8,2 - 11,6

Lauo. rasante- 22,0 - 29,7

re idas subsp. 4,3 - 9,8

cretrons Lb. plantarum i 45,2 ~ 48,4

12s2 - 40,1

upmsvasxei' T&vapsems vesswau npe^cTaBJESHH b npoiiSHxax CS) no OTEOESHESJ k cyeneHsua, se cosseprHyroä sa^apa^Baasi (sacjaseja) H S:O®ÄSS2£ISSI (asaiSHsrejs). cociasjasi 0-40 %, ■ npa'£HQ|3ssiBsi9CS - 0-10 X), cpesasra (EHsisaa-isocxi npa aasapasHBaami-- 40-50 .npa azo&nssaigsi - 10-25 %) e BssoKjfa (BH8Haa9isoa5i>" HPH.sazsysa^sssssnz k saiSaasiasipH, coosBesc-tesehOj Ccusae 60 a SS I) ya-roi^Eoofä. Spins?« icagjoopraaKöia, «Josse ycsoffijsais k ssaspasaBaassj, -asiasrcs a Cosse ywotomwa. k ei-

o&ussarpiE b tsßxoüL FsssKaBiss jpiu: tij'BO'i'BisrexsHUA i-siKpcopraHiiBiroB b peayaMase cyöjSBsrpxoHHO's cycx i co cpasssHio c 3 aAspasniaaKiieu npo;iczosET, b sspsya o^spess, aa c^e? iniKpoopraHssMos cpeflEsö keh-

жкросргашгзшн

Pro. 1. Частота распределена! тючнокголыг бактерий по устойчивости к замораяизашт (PTyj) и лиофшшзащг: ({VvjJ оустойчквости.

Группу наиболее чувствительных кикрсэрганпзшв составляю? лейконостоки и L lactis subsp. creraris. íír выетзаеьвст» прз да-фазвзации составляет 4,3-11,6 I. К.нзсбогэв устойчивей tssspoopra-низшм относятся в тарвуи отареда L lectis suhsp. lactis a L. lactis subsp. disostilaotis, одна® а срэда этих двух групп шэот-ся игаиш чувствительны? в голодовок зоэдэйствт Кг аызкзаезягсть при лкофилязацпи гохеблется от 0,1 X £0 55,3 2, что делает seoSro-диггыа разработку ?®тода одвакз хщязпйуаяшзЯ усгЬпожгссгз иря от-

боре микрофлоры б их состав.

В основу разработки такого метода бьшо положено предположение, что микроорганизмы устойчивые к отдельным физико-химическим факторам замораживания и лиофилизацш, будут устойчивыми, по сравнении с другими, и ко всему процессу консервирования. Одним из ве-дувдх факторов, оказывающих отрицательное влияние на живую клетку при низкотемпературном воздействии, является градиент осмотического давления, возникающий на клеточной мембране в результате кристаллизации внеклеточной воды.

Обоснована целесообразность создания необходимого осмотического воздействш путем экспозиции исследуемой суспензии в концентрированном (22-24 %) растворе НаС1. Контроль происходящих при атом изменений осуществляли по выживаемости и относительному изменению оптической плотности на ФЭК при длине волны А= 540 ач.

Шказано наличие тесной взаимосвязи между выживаемостью микроорганизмов при замораживании (У^) и лиофилизации (У2) и относительным Езмэнением оптической плотности (Х^, описываемых уравнениями регрессии:

Установлена корреляционная зависимость ыеяду выживаемостью микроорганизмов при замораживании: и. гипертоническом воздействии (Н=0,76), вшшваэиостьв" при лкофилизации и гипертоническом воздействии (13=0,73). Однако довольно значительная вариабельность выживаемости микробных клеток в результате гипертонического воздействия не позволяет говорить о тесной корреляции между вышеуказанными показателями.

= 11,41-158,2^+1614^

(Н=0,966) (В=0,881)

- 13 -

ПОДГОТОВКА МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ К ШЕШНРОВАШ)

Изучено влияние условий подготовки шлочнокислых бактерий к консервированию на сохранение гшзкеспособяссти: фазы развития популяции, конечной температуры культивирования, температуры сь*зш-вания с защитной средой.

Результаты наблюдений по изучению вьшиваешсти молочнокислых бактерий в зависимости от фазы роста (рис. 2), показывает, что при развитии культур в процессе прохождения фззы логарифмического рос-

В, % .1

100

50-

12 Тс

1а

£2 врей

фаза логарифмического конец • стацшнарнзя фаза роста (1ог~фаза) 1сд-фазы

ас. 2. йкиваеыость (В, %) шлочноккелкх бактерий вида 1_. 1асиз гиЪзр. 1ас11з при згщзалнвгклз з завн-спкостп от продожптбльноегп нуамгааярозаняй" 1 - 31. N 904-5; II - ИТ. И 6-6-1

О

О

та происходит заачктзльЕсе усклзнйб кркоргзистентности вне зависимости от плотности популяции (участок кривой 1-2). Максимальной, выживаемости клеточная популяция достигает в конце лог-фазы. Б таком состоянии популяция находится (45-90 шш). В течение этого времени происходит кратковременная (участок кривой 2-3) стабилизация устойчивости к хододовому воздействию.

В дальнейшем, при переходе клеточной популяции в стационарную фазу, происходит снижение (на 20-30 %) выживаемости за сравнительно короткий промежуток времени,- 1,5-2,0 ч (участок кривой 3-4). В стабильно стационарном состоянии происходит либо незначительное снижение выживаемости (II), либо вовсе его отсутствие (I).

Шказано (рис. 3), что отклонение конечной температуры культивирования (3!у от оптимальной сопровождается снижением устойчивости молочнокислых бактерий при последующем замораживании. Чем

ТЕ, 7

61,8-

30-35 °С

51,0А

О 60 120 вреыя, мин.

Рис. 3. Влияние конечных температурных условий культивирования на выжшаэмость (Y3) молочнокислых бактерий вида L. 1 act is subsp. 1 act is при замораживании

дольше во времени (Хд) длится это отклонение от оитишлгнкг условий, тем больше процент гибели клеток в результате хслодового воздействия. Представленная законоьйркссть описывается следующим равнением регрессии:

У3 = 53,6-6, 1^+1,34Хд+3,5бх|+8, IX | СН=0,946)

Эффективность использования защитных сред определяется не только их составом, но и температурой и временем экспозиции биомассы в защитной среде.

Установлено, что снижение температуры смешивания биомассы с защитной средой (Х4) при одновременном увеличении продолшггелзнос-ти выдержи (Хс) приводит , к повышению выживаемости микробных клэ-

и»

ток при замораживании (Т4) и при лиофилизацин (Т5). Наибольшего значения этот показатель достигает при температуре 2-4 °С п.вы-деряке 40-60 мин. Указанны?.! закономерностям соответствуют следующие уравнения регрессии:

У4 = 69,3+3,743^-27,0X^+9,0Х| (3=0,82)

У5 = 15,18-10,48X4-23,53)^+14,35^+19,6X4)1+47,93X4X5 (ТЫ), 834)

ВЛТШШБ РЕШШЕЫХ ПАРАМЕТРОВ ЖЗЛЗДОЮГО БОЗДЕШГЕПЯ ЕА тЛОЯЕОЮЮШЕ БШ2РШГ -

Оптимизация процесса консервирования шлочнокислых бактерий требует изучения влипши факторов,. определяв^ интенсивность и направленность холодового воздействия. К нам, з пераув очередь, относятся: температура и ■продолжительность холщовой адаптации, скорость охлаждения'до и после адаптации, а такие конечная температура эашраамвания и продолжительность выдержки при ней.

Анализ результатов многофакторного эксперимента указывает на влияние режимов охлаждения и замораживания на выиизаемость и физи-

- 16 -

олого-биохимическув активность заквасочяой микрофлоры.

Построение математических моделей процесса показывает, что результаты замораживания определяются как каздым параметром в отдельности, а таюга их взаимосвязью. Наибольшее значение имеют ре-гаш охлаждения на первом атапе и конечная температура. Обращает на себя внимание либо слабая (в зависимости от вида и штамма) корреляция изщу указанными параметрами, либо вовсе отсутствие таковой, что имеет больше практическое значение.

Оптимизация полученных при математической обработке результатов эксперимента моделей определяет, в пределах заданных интервалов варьирования, для Ь. 1ас11з зиЬзр. 1аси5 следующие, наиболее приемлемые параметры холодовсго воздействия: _скорость охлаждения на первом атапе ( Ц) - 3°С/мш, скорость охлаждения на втором атапе ( 12) -°1 С/шш, конечная температура замораживания (1кон. ) - 15 °С. Дш молочнокислых бактерМ вида 1£сиэ зиЬзр. сНасеи-

^ = tg = 1 °С/!£Ш, 'скон. = -15 °С. Соблюдение указанных рзкишв способствует Ш годшко повышению .вдаиваашсти, ко и сохранении) физшлагкческой екгавносги 'шлочвокисдш бактерий, подвергнутых холодово^ .

Исследовано (рис.. 4) влияние конечной температуры замораживания (2д) и пройодаательвоста вэдераки при вей (Ху) на сохранение йкзнеспосоЗности (Уд), Установлено, ■ чего. снижение температуры замораживания, а такгэ увеличение продолжительности вьщеркки приводит к росту количества погибших в результате. экстремального воздействия клеток. Динамика втого процесса такова, что уменьшение конечной температуры • еэщраживанЕ« "Сопровождается сокращением времени, в течение которого происходит увеличение кол51чества погибших клеток. Так, при тешэраауре -15 °С.и вздеряве от 0, 5 до 5,0 ч число

гизкх клеток постепенно снижается с 85 до 33 %. Однако при темпэ-ратуре -50 °С гибель клеток происходит в основном в первые 2,5 ч. Это говорит о том, что, несмотря яа высокую значимость обоих факторов, продолжительность выдержи при низких температурах оказывает более сильное, по сравнению с конечной тегаературоЯ, воздействие на выходной параметр при более высокой температуре зашраяи-вания. Увеличение глубины заморадивания приводит к снижению роли временного и увеличению роли температурного фактора.

Рис. 4. Влияние конечной температуры (зу и врэ>энп (Х^) замораживания на виливаешсть кглэчяокислых бактерий Описанной закономерности соответствует следуйте уравнение регрессии:

Повышению выииваемости иэдочнокислых бактерий при зашражива-шш способствует выдержка молочнокислых бактерий в положительном

У6 = 41,73+13,75Хд-23,5X^2,573|+8,8В^

(&Ю.9)

интервале температур (10-30 °С) с- целью их адаптации к "температурному шоку" (рис. 5). Эффективность адаптации завискг от температуры (Хо) и времени (Хд) экспозиции и описывается следующим уравнением регрессии:

У7 = 55,56-5,45X5-13,1X^-13,23)! -16,75^ (Е=0,977)

Представленные материалы показывают, что охлаждение биомассы после стделенга от культуральЕОй среды до 15-17 °С и выдержка при этой температуре 30-40 мин достоверно приводит к. повышению выживаемости в результате посдедущэго ■ замораживания (в опыте на 22,6 % по сравнению с суспензией, не' подвергнутой адаптации.

л

Ен О

0 Я Ш в £Р

1

МИ.

Рес. 5. Влияние тешзр21ура.(%) и времени Од) .адаптации

шлочкокзгсяах бактерий к, "температурному соку" ее вы-Еиваэшкйа' пря еаоракавашш

РАЗРАБОТКА ТЗЖШОНЙ ОБРЛТШЗГО ГКГГЕРБЯРСБАЫЯ ЕЮМАССН

ЮЮЧЕЖШШХ В.ШЕШ Ш1 ШОЗБЩЦСТШ; ЕАШЕРЗЙЛЬНЯ

ЕОЕЦЗШГРАТОЗ

На сснозанип полученных рззузатзтоз, бьаш спрздэзнн пара'сэт-рн Т02КОЛОГ5П1 СбраТНГОГО К0ЕСерВПр0ЕЗШ2Х бИО!,Е,ССи ЫЭЛЗЧКОКЯСЛЦХ б2КТ9рпЗ.

По срзвневхш с суг^стврсрй при производстве бакпропаратоз на Угличской бисфабрик», она ш.гэет ряд отличий:' отбор микрофлоры про годили в соответствии с ¡¿этодкческкл! укгзашяш по сзлзкнш! ю-Бофальннх шхочеокесдых бактерий, а такте разработанным к утгергг-дзннш язшнешям к ним; температура в кош$г культивирования, °С -(28-30); продоляглельЕость хфэьтишфовгзпя, ч - (8«3,5); продолжите лгпо сть охлаждения, ч - (1,3-1,5); попачкан тсгяшратурз схлзлдо-ней» °С - (15-17); тешература' сусшкзки бкоигссы в запугай сра-дэ, °с - (2-4); • щщолгктелшзсть сшшвания бкоиасск с запуяной средой, ч - (0,4-0,5); высота слоя гсоксерзпруэшй суспензии з кюветах, км - (5-7);' конечная температура эаггораяизашш, °С - (2325); продолжительность аашрагетааш, ч - (1,5-2,0);

С цэльа проверки усташаЕэнЕнг .технологпчэсках пграмзтроз проводили зкслертзэнталанш 2щ>гботкя бактериального концентрата.

Результаты зксперазнтазьяах выработок бактериальных копгрят-разов достоверно 9 ара Р-0,25 X), сзЕдэтольствузтт о различая сохранение гязнесаособгшх сво&тз в ходе контрольных я опытных выработок. Среднее значение выгавзэшстн 5еикраоргг21!зшз после згио-раяшания по сущэствущэй технология составляло 79,5 %, по экспериментальной - 97,9 7.. при послодуц^й лпофглизацнонной сузкэ происходило практически одинаковое в опита и контроле снжэняе содержания явзяеспособной шкрофлсрн (на 16,5 % и 20,5 %, соотаетстзея-

по). В целой га. счет снижения гибели тйрооргайиакэв в арйцеесе замораживания Еыззшаэмость лиофилпз;фоваянып культур в. опыте составляла 81,4 % по сравнению с 59,0 7. в контроле.

Швыгеяиэ выгиваешсти молочнокислых бактерий з процессе экс пери^ентальных выработок бактериальных концентратов сопровоэдааос сохранением на более высоком уровне и ш-юлотообразущей агбгаанос-' ?и. При использовании разработанных технологических параметров ю: лотообразувдря астиЕКоеть после аацоражзанкя и после лиофилкэащ; Сила вьЕэ по сравнения с аналогичными в контроле на (47,5-48,0) 7.

Вшокий коэффициент вариация .изменения общего содержания ш неспособных клеток в'контроле свидетельствует о нестабильности процесса в реажьннх производственных условиях. Причем коэффициент вариации (СУ) енагагея от 27,7 % до аашрадапзазия до 10,3 % поело суй 2:. в условиях опытной выработки процесс йш бохэе стабилен. Еозффзцпэнг вгрпащш изменялся от 16,5 % до .эшюрагавгшш до 9,2 после сушки.

В ходе загзэрагашання происходила сгебядкзащш не только ви^й. вазьисти, 'ко и киаготсобразущзй активности.' Если при производств по суз^ствущзй технологии вариабельность ккелотообразования лко-фзягаированных культур возрастала (с 3,0 до 25,6 %) на стадии за-шрапшания, то в опыте, наоборот: происходило некоторое синкеюге коэффициента вариации с 16,0 до 14,0 %.

Использование предлогшнльп: рзишэв гак 'повышает вшгод гл:г .неспособных клеток при производстве шяозцдобкх бактериальных ко;, дэктратов. Так, при Еровагодогзе кощентрата шбоФлльиых молочнокислых палочек ЬЬ. р1егЛегищ, "Н^Углич-Н" и лейконостоков "ВЯ-Уг-ляч-Я" .вшивавшего достоверно (1«4,5 при Р~95 %) возрастала на стадии ёс&зэраяивгнгя кг 38,7 2 к £4*5 после лнофилкаации в цс-

.том - на 44,5-47,5 % состззтствзшго, *?. о. , кал и при д;:сфл.тпза.ци-онном консервирована! лактсксккоз, швкгэкпв Бкпязаекостп лвофиха-зкрозанных культур в опыте по сразяенма с контролем происходило, з первутз очоредь, за счет сипения гибели ;,пгкрсфлоры при замэрглта-

гап!.

ЕЬЕЩЫ

1. Разработаны научные и праетическлэ аспекты обратимого консервирования молочнокислых багстерий при производстве бактериальных концентратов для скроз за счет изучения реакций ыикрооргаяизков ее замораяизанкз и лиофилпзациз, спт'пазгцки технологически пзрамзт-ров процесса.

2. IIi:i:pcGpran::2i.:a, зноднциэ з состав Сактериэльша ¡-сслцэнтрг-тоз, обладая? »{эязйдозоП и знутс з-'-озс 1 д " -звцязцпвй по стко-пэниэ к замораяиззвлз и лпефил:г :г, п?' *сч («"чрооргагшзш, Сол&э устрйчивке к холодовсму воздействия, рэзистектны и к дшфклизащет з целом, По степени резистентности и:: мо;шо распояжить следующим образом: L. lactis subsp..' lactis и L. Isatis subsp. diacs-tilaatis —» Lb. plantarían —f L. lactis sucsp. cremoris я лэйкоксстски.

■3, Разработан метод предварительной оценки устойчивости síhk-рооргачизмоз к ввморакгеазиэ и дисхидиззцин на основа устойчивости к гипертоническому воздействия, полэягщшй а сскозу "КзмэнэнгД U2 МУ ВНЙИШ 01.86.02. -89 мзтодотескпе указания по селекции .'.пззофлль-ных молочнокислых бактерий з состав бактериальных заквасок и препаратов для мелких сычуяяых сыров".

.4. Получены новые данные о фязиолого-биохимических и' морфологических изменениях молочнокислых бактерий при замораживании и ли-офидизации. Установлено," что происходящее при этом процессы взаи-

связаны и иогут носить как х&тааьный, выра^ащийса в несгосаз-ности образовывать колонии на плотных дитатедаиас средах, тек и сублетальный, вура^аащпйся во ¿решшои сншэнш фкзшлогической активности, характер.

5. Интенсивность и характер изьэнэний, происходящих в суспензии ыезофильных шлочноккошх бактерий при загаразшвзвш к лкойя-лхзацци, зависят от условий подготовки, юторыэ определяется фазой развития популяции, конечной тешературой культивирования, ïeiais-'ратурой и временем зяспозщзи в- защитной среде. При атом установлено, что: ■

- накбояьцуэ устойчивость шкрооргазизкы доэвг в конца фазы хэгарафинчэского роста, что говорит о вашзсти контроля дашдаз развития культур при производите Сакконцзатразоз не только с точки зрения шкехаш^шго выхода -биогассн, ео тшшз в йовьеэеш жез-сь'способзостп в рззуагахо посдэдущэй дво&шзацйз.

- откшненЕЭ гекззрагурн в шздэ кугьзтайровшзг ст оптгашь-•:ой соправо^аегсй кгх.апзшгэм .^экологического сосхошш колочего-жзжг бакгергЗ, esEsaanssr фяюшгеавт к ннзшгбпшратургоцу зоа-«ейотвиа;

- те;Л1эратурз п вре^ знснозщнн в эагршзЕ ерэдэ являются фзкторйа, опрэдзллшрз^ Ешзшаэяззгь к фззиолзг«кэскзга аккшосгь ^лочнокххгл-в: баягэрий з .резугьсате 'ггщразгвгш! к гвофкаазгщш, при 3îo:î oîïTinasbHQii ^наййизэ зет)2*гдо?екв прпешэшй явлнетсп Бьщер^га бакгерхааьной' езгвгевзнз s ®&чзнш 40-60 шг при 2-4 °с.

6. Регзшн о^даддашя'.и.аа10рашз82ш--оказнвааг ср^ственЕоэ влйянш на ввшгзешкгь п гетавЕсегь шгочножсас бактерий как при шшгюто1з:ературво:л воздействии. .гак п при ®»&шггнцви s цело:.;. Изучена взшяние каа какого fecrops в отдельности, так с их

взаимосвязи. 15зи ЗТ01£

- наибольшее значение имеет ре.гзш охгалдеши до точки замерзания воды (О °С) и конечная температура защраяивания.

- снижение конечной теыпературы заморагшзанля и увеличение продолжительности выдержки при ней приводит к увеличения гибели клеток молочнокислых бактерий;

- выдержка суспензия клеток, подвергаемой консервировании, в процессе охлаждения при температуре 15-17 °С течение 30-40 шшут способствует повышению выживаемости молочнокислых бактерий.

7. На осковаяии комплексных исследований влияния условий подготовки и редимоз охлаждения на изменение иорфологических и физко-лого-биохимичесюгс характеристик молочнокислых бактерий при ззмо-ралшвании были получены законе},яркости, позволящнэ оптимизировать процесс консервирования. Экспериментальные выработка бактериальных концентратов на Угличской биофабриве по оптилэированяым рекиыаи показали повышение выхода .жизнеспособной микрофлоры после яиофахя-зации на 44,5-49,5 X (в зависимости от вида концентрата), кислотообразующей активности на 48,0 % по сравнении с сущзствувдзй технологией, стабилизацию процесса.

8. Разработан и утвержден "Технологический регламент процесса консервирования молочнокислых бактерий при производстве бактериальных концентратов (препаратов) для сыров" от 25.09.92.

9. По материалам исследований подана заявка и получен патент на "Способ отбора молочнокислых бактерий для производства сыра"

N 1833152, ЫКИ5 А23С 19/032 от 7.03.93.

Оснозные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Вэберт А. В., Шрфшаев Г. Л-. Штрова Б. Е Влияние забора-швания на выживаемость мэзофильных молочнокислых стептококков. //Актуальные проблемы переработки молока и молочных продуктов:' Тез. Докл. Всесоаззн. научн.-техн. симпозиума. - Еологда, 1939.

С. 52-53.

2. Перфильев Г. Д., Неберт А. В., Рогов Г. & Изучение выжвае-мости молочнокислых бактерий при замораживании и высушивании. //Актуальнее проблемы переработки молока и молочных продуктов: Тез. Докл. В^есовзн. научн. -техн. симпозиума. - Вологда, 1989.

- С. 54.

2. Шрфйдьбв Г. Д., Кзбэрт А. В. Изучение некоторых закономерностей перехода молочнокислых бактерий в анабиотическое состояние при замэраяивании и высушивании. //Сб. науч. тр. ВНИИМС, вып. 55, 1991. - С. 51-55.

4. Перфильев Г. Д., Еэберт А. В. Реакции шзофилькых молочнокислых бактерий на затрагивание. //Уялод - народному хозяйству: Тез. Докл. Есесошн. научн.-техн. конференции. - Ленинград, 1991.

- С. 293.

5.. Перфильев Г.Д., Егбэрт А. В. Влияние продолжительности выдержки молочнокислых бактерий при.низких температурах ка ж жга-; неспособность. //Холод - народному хозяйству: Тез. Докл. Есесосз! Еаучн. -техн.. конференции. - Ленинград, 1991. - С. 290.

б. Патент N 1833152, Ш5 А23С 19/032. Способ отбора молочнс кислых бактерий дш производства сыра. /Г. Д. Шрфильев, А. В. Еэберт.

- Заявлено 27.01.92.; Опубл. 7.03.33, Ш Н 29. 1953.