автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка адаптированной технологии национального кисломолочного продукта айран и напитков на его основе

На правах рукописи

Олешкевич Ольга Игоревна

РАЗРАБОТКА АДАПТИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА АЙРАН И НАПИТКОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и

рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 НОЯ 2013

Ставрополь - 2013

005539813

005539813

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Евдокимов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты: Харитонов Владимир Дмитриевич

доктор технических наук, профессор, академик Россельхозакадемии, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» Россельхозакадемии, главный научный сотрудник

Орлова Татьяна Александровна

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», кафедра технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, доцент

Ведущая организация: ГНУ «Поволжский научно-исследовательский

институт производства и переработки мясомолочной продукции» Россельхозакадемии, г. Волгоград

Защита состоится «20» декабря 2013 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, корп. 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1. С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СКФУ www.ncfu.ru и ВАК Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gor.ru/ru/dissertation/

Автореферат разослан « /£» МСЯ^ОЯ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор В.И. Шипулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Анализ пищевого статуса населения показал, что в последние годы резко изменилось восприятие и отношение потребителей к представлению о ежедневном питании и его значению, поэтому они все чаще обращают внимание на кисломолочные продукты с высокой пищевой и биологической ценностью, а особенно национальные молочные продукты. Такие продукты как кефир, айран, тан уже заняли довольно прочное место на полках российских магазинов.

Национальные кисломолочные продукты, характерные для разных регионов страны, являются достоянием российской молочной культуры. Регион Северного Кавказа ассоциируется, в первую очередь, с кисломолочными напитками (кефир, айран), в технологии которых используются природные симбиотические закваски.

Симбиотическая микрофлора домашнего айрана специфична, не повторяет микробный состав известных кисломолочных продуктов, в том числе и напитков промышленного производства с аналогичными названиями, в технологии которых используются чистые коллекционные культуры. Каждая группа микроорганизмов оказывает свое влияние на органолептические показатели: термофильная и мезофильная микрофлоры придают продукту характерную консистенцию, а дрожжи специфический вкус и аромат. Айран, вырабатываемый в настоящее время молочными предприятиями РФ, значительно отличаются от кавказского вида.

Теоретические и практические основы в области исследований национального кисломолочного продукта айран заложены в трудах Королевой Н. С., Семенова Г. В., Ганиной В.И., Хамагаевой И. С,, Семенихиной В.Ф., Текеева К. М., Горбачевой Е. С., Виноградской С. Е., Abdel All A.A., GadagaT.H., Tamime A.Y. и др.

Актуальность адаптации технологии домашнего айрана и напитков на его основе в промышленных масштабах связана с необходимостью вырабатывать аналоги национального продукта с гарантированным качеством, специфическими вкусовыми характеристиками, лечебно-профилактическими свойствами.

♦Научный консультант кандидат технических наук, Куликова Ирина Кирилловна

Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012 г.п), мероприятие №3.1.9 «Разработка технологии и изготовление опытных образцов оборудования для получения новых продуктов на основе молочной сыворотки, в том числе напитков, паст, муссов, желе».

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение микрофлоры домашнего айрана Северо-Кавказского региона и адаптация его технологии к производственным условиям.

В соответствии с поставленной целью, были сформулированы следующие задачи:

- изучить специфические особенности органолептических показателей домашнего айрана Северо-Кавказского региона;

- исследовать пробиотические свойства и динамику изменения белково-углеводного состава национального продукта;

- исследовать молочнокислую микрофлору, выделить и идентифицировать дрожжевую микрофлору домашнего айрана;

- подобрать оптимальное соотношение заквасочной микрофлоры айрана для промышленного производства;

- установить температурные режимы сквашивания и созревания кисломолочных продуктов на основе айрана;

- изучить возможности применения различного молочного сырья при производстве напитков смешанного брожения

- разработать адаптированную технологию айрана и кисломолочных напитков на его основе;

- провести оценку экономической эффективности, безопасности и экологичности производства предлагаемых кисломолочных напитков.

Научная новизна работы:

- на основании исследования молочнокислой и дрожжевой микрофлоры домашнего айрана Северо-Кавказского региона, предложена трехстадийная технология сквашивания и созревания кисломолочных продуктов на его основе;

- произведен подбор культур заквасочной микрофлоры, включающей термофильные, мезофильные молочнокислые микроорганизмы и штамм

дрожжей Kluveromyces marxianus, выделенный и идентифицированный из домашнего айрана;

подтверждены пробиотические свойства и антагонистическая активность домашнего айрана и его аналога к штаммам Clostridia difficile, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella;

- доказана возможность использования деминерализованной сыворотки для производства напитков на основе домашнего айрана;

установлено, что физико-химические и органолептические характеристики разработанных продуктов, соответствуют специфическим особенностям национального продукта айран.

Практическая значимость работы. Разработана и утверждена документация ТУ 9222-001-89946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки», СТО 02067965-002-2012 «Айран домашний». Произведены опытно-промышленные выработки «Айрана домашнего» (ООО «Хладокомбинат», г. Черкесск) и опытные выработки напитков «Айран-Лайт», «АйраниС» (ООО «МЕГА ПрофиЛайн», г. Ставрополь).

Результаты работы используются в курсовом и дипломном проектировании студентов кафедры прикладной биотехнологии СКФУ.

Подана заявка на выдачу патента РФ «Способ производства кисломолочного напитка смешанного брожения» (№2013101220/10).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на различных международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях: Материалы XII региональной НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2008); Международная научно-практическая конференция «Молочная индустрия -2009» (г. Москва, 2009); 1 Международная научно-практическая конференция «Современная наука: теория и практика» (г. Ставрополь, 2010 г); 10-я межрегиональная научно-практическая конференция (г. Ставрополь, 2010); I международная научно-практическая конференция «Исследование социально-экономических и правовых институтов и процессов в России и за рубежом» (г.Ставрополь, 2011 г); Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные науки сегодня» (г. Москва, 2013).

Автор являлся участником совместного проекта Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь, Россия) и университета Reading (г. Рединг, Великобритания) «Разработка функционального питания на базе традиционных кисломолочных продуктов»

(2008-2009 г.г.); обладателем диплома I степени за лучший доклад на I Всероссийской студенческой научной конференции «Молодежная наука -пищевой промышленности России» (г. Ставрополь, 2009 г.); победителем программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» («У.М.Н.И.К. России - 2010»).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 13 публикациях, в том числе в 3 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 164 наименования, в том числе 45 иностранных, и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 43 рисунка и 14 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и цель работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследования» рассмотрены свойства и пищевая ценность продуктов смешанного брожения. Описана история и особенности технологии домашнего айрана СевероКавказского региона. Охарактеризована микрофлора кисломолочных напитков смешанного брожения. Представлен анализ основных принципов культивирования молочнокислых микроорганизмов. Обоснована актуальность адаптации технологии национального кисломолочного продукта айран и напитков на его основе, а также использование деминерализованной сыворотки в качестве сырья. В соответствии с проведенным анализом научной литературы и поставленной целью сформулированы задачи научной работы.

Во второй главе «Организация работы и методы исследований» представлены схема исследований (рисунок 1), данные об организации работы, объектах и методологии исследований, математическом планировании и обработке полученных результатов.

При проведении исследований использовали стандартные микробиологические, физико-химические, биохимические методы и методы математической статистики. Эксперименты проводились в 3-5-кратной повторности.

В третьей главе «Исследование состава и свойств домашнего айрана Северо-Кавказского региона» изложены результаты исследований

специфических особенностей органолептических показателей образцов

домашнего айрана Северо-Кавказского региона.

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

В качестве объекта исследования был выбран домашний айран СевероКавказского региона. На первом этапе работы были изучены 28 образцов.

Наибольший интерес по органолептическим показателям (консистенция, запах, цвет, вкус и острота) представили образцы, привезенные из Карачаево-Черкесской республики г. Черкесск, г. Карачаевск и пос. Архыз (образцы №1-3 соответственно), из г. Железноводск (образец №4) и пос. Домбай (образцы №5, 6) (рисунок 2, таблица 1).

консистенция

-N81

- • №2

цвет

• • • • N83

» N84

----N85

--№6

— — П/О

вкус-*-.....Т.-.-г—¿запах

Рисунок 2 - Сравнительный анализ органолептических показателей образов домашнего айрана (№1-6) и промышленного аналога

Таблица 1 - Физико-химические показатели образцов домашнего айрана и промышленного аналога

№ образца Физико-химический показатель

Массовая доля сухих веществ, % Вязкость, мПа'С Кислотность, °Т рн

I 12,3±0,2 281,57±0,01 136,0±3,0 3,7±0,1

2 12,3±0,1 297,43±0,01 128,0±4,0 3,8±0,2

3 12,3±0,1 313,30±0,02 124,0±2,0 3,8±0,2

4 12,4±0,3 313,30±0,02 130,0±4,0 3,8±0,1

5 12,3±0,2 301,40±0,03 116,0±3,0 3,9±0,2

6 12,4±0,3 337,09±0,01 105,0±5,0 4,0±0,3

п/о 12,2±0,2 248,66±0,03 110,0±3,0 3,9±0,3

Сравнение органолептических показателей отобранных образцов домашнего айрана с промышленным аналогом показало, что они близки. В тоже время промышленный айран, уступает домашнему, так как не обладает выраженными типичными вкусовыми свойствами.

Основными морфологическими типами микрофлоры исследованных образцов являлись стрептококки, диплококки, палочки, дрожжи (таблица 2). Палочковидные микроорганизмы и дрожжи существенно преобладали над кокковой микрофлорой. Среди морфологических групп микроорганизмов

наблюдалось значительное разнообразие, особенно среди палочковидных форм. В айране дрожжи присутствовали практически в каждом поле зрения, в выдержанном айране их количество было сопоставимо с количеством бактерий.

Таблица 2 - Количественная характеристика микрофлоры образцов домашнего айрана

№ образца Количество микроорганизмов, КОЕ/см'!

Кокковые Палочковидные Дрожжи

1 (3-5)*10" (4-7)х109 (2-3)х104

2 (2-3)х10' (4-5)х10' (3-5)х103

3 (4-5)хЮч (5-7)х109 (2-5)х]04

4 (1-4)х10" (2-6)х108 (2-4)хЮ4

5 (1-3)х105 (3-4)хЮь (4-6)хЮ4

6 (2-3)хЮ' (3-5)х10' (1-3)х10>

Для дальнейших исследований был выбран образец, органолептические и физико-химические показатели которого схожи с ожиданиями потребителей от типичного национального продукта - домашний айран (рисунок 3).

Образец №3 - увеличение 90х 15

Рисунок 3 - Микроскопирование образца айрана (А) и его дрожжевой микрофлоры (Б)

Адгезивная способность, косвенно характеризуемая по устойчивости к различным концентрациям НС1 и желчи, рН среды, и антагонистическая активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам, являются одними из показателей пробиотических свойств микроорганизмов. Перед заквашиванием в сырье добавлялись желчь и соляная кислота, с последующим культивированием при оптимальных температурах развития заквасочной микрофлоры. Количество микроорганизмов домашнего айрана оставалась практически неизменным при воздействии на них разной концентрации желчи. При воздействии кислотой, значительная часть микрофлоры погибала, при этом все же оставались жизнеспособные клетки (таблица 3).

Таблица 3 - Способность микрофлоры домашнего айрана к выживанию в условиях желудочно-кишечного тракта

Вид микрофлоры Количество микроорганизмов в контроле, КОЕ/см3 Средство воздействия Количество микроорганизмов в образце после воздействия, КОЕ/см3

Кокковая (4-5)х109 20 % желчи (2-3)х10в

40 % желчи (1-3)х10'

НС1 (конц.), рН=1,2 (l-2)xlOJ

Палочковидная (5-7)х109 20 % желчи (2-5)х10*

40 % желчи (1-3)хЮ'

НС1 (конц.), рН=1,2 (1-3)х10!

Дрожжевая (2-5)х]04 20 % желчи (1-5)*104

40 % желчи (l-3)xlOJ

НС1 (конц.). рН=1,2 (1-2)х102

Микрофлора домашнего айрана подавляла рост патогенных болезнетворных энтеробактерий, таких как Clostridia difficile, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, и Salmonella (рисунок 4).

-►-контроль ■

10 15 20 25

Продолжительность, N -»-контроль ♦айран

О 5 10 15 20

Продолжительность, ч -^-контроль -«»-айран

Escherichia coli

11

5 10 15 ао

Продолжительность, ч —контроль -»-айран

Staphylococcus aureus Salmonella

Рисунок 4 - Влияние микрофлоры домашнего айрана на патогенные микроорганизмы

Исследования белково-углеводного состава домашнего айрана СевероКавказского региона в процессе хранения были проведены совместно с Белорусским государственным университетом (г. Минск, Республика Беларусь).

Электрофореграммы (рисунок 5) белков показали, что глубина распада а, Р, к-казеина не менялась на протяжении всего срока. Отмечена постепенная убыль содержания белков (лактоальбумина и лактоглобулинов) от исходного количества, которая продолжается в течение 40 суток хранения, что свидетельствует об активности и жизнеспособности микрофлоры.

^ Р-галактозидаза

••ИР бычий сывороточный альбумин

овальбумин мЩШ лактатдегидрогеназа

эндонуклеаза рестрикции

Ш Щ***•<* V- ' •.....' р-лактоглобулин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 П ДИЗОЦИМ

Примечание: 1 - контроль: казеин, осажденный молочной кислотой без закваски; 2 - образец казеина через 3 суток; 3 - образец казеина через 6 суток; 4 - образец казеина через 9 суток; 5 - образец казеина через 12 суток; 6 - образец казеина через 15 суток; 7 - образец казеина через 18 суток; 8 - образец казеина через 21 суток; 9 - стандарт а-казеина; 10 - стандарт р-казеина; 11 - стандарт к-казеина; 12 - маркеры молекулярных масс #8М0671.

Рисунок 5 - Электрофореграмма белков, содержащихся в казеиновых сгустках, полученных из домашнего айрана на разных сроках действия заквасочной микрофлоры; ЗОБ-электрофорез в 12,7 % полиакриламидном геле

Исследование углеводов состава домашнего айрана методом тонкослойной хроматографии показало, что даже на 35 сутки хранения продолжается гидролиз углеводов. Зафиксирован рост количества молочной кислоты, и соответствующее уменьшение фракции лактозы, увеличение фракции моносахаров (рисунок 6).

1. стандарт лактозы, 2 мкл;

2. контроль: сыворотка, полученная после осаждения казеина молочной кислотой без закваски;

3. образец сыворотки через 3 суток;

4. образец сыворотки через 6 суток;

5. образец сыворотки через 9 суток;

6. образец сыворотки через 12 суток;

7. образец сыворотки через 15 суток;

8. образец сыворотки через 18 суток;

9. образец сыворотки через 21 суток;

10. образец сыворотки через 35 суток; //.стандарт лактозы, 1 мкл

Рисунок 6 - Хроматограмма углеводов, содержащихся в сыворотке,

полученной из домашнего айрана на разных сроках хранения

Молочнокислая микрофлора состояла из Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetilactis и Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus, тем самым подтверждая информацию из других источников.

Выделенная дрожжевая микрофлора была исследована по морфологии колоний и клеток, и биохомическим свойствам. При проведении сравнительного анализа морфологии и особенностей роста на стандартных питательных средах (таблица 4), были использованы чистые культуры дрожжей Candida kefyr, Trichosporon pullulans, Leucosporidium scotti, Kluveromyces marxianus. Использовалась среда Сабуро, в которую вносили различные красители, с последующим культивированием в течение 48 ч при температуре 30°С и микроскопированием препаратов исследуемых дрожжей (рисунок 7).

Таблица 4 - Идентификационная характеристика дрожжевой микрофлоры домашнего айрана

Показатели Выделенная культура

1 2

Морфология колоний Общая форма колонии: круглая; Размер: 8±2 мкм; - Цвет: белый с кремовым оттенком: - Поверхность: бороздчатая матовая, колония не прозрачная; - Профиль: бугристый; Край: гладкий; Структура колонии однородная.

Морфологические свойства клеток Форма клеток овальная, грамположительные; - Клетки почкуются через перемычку, клетки неподвижные; - Споры отсутствуют.

Штрих на МПА (температура культивирования 30° С) мощность роста - умеренная; блеск - жирный, характер поверхности - шероховатая, бугроватая; оптические признаки -непросвечивающий; консистенция - маслянистая; цвет посевной черты - пигментация молочный; окраска питательной среды - не изменилась

глюкоза

галактоза t | | | | | |

• и И »i 11 * *

—2 3" 4 5 6 ' 7—8 1 9 '10 11—

1 2

Рост на Сабуро (температура культивирования 20" С) густой рост, мелкие белые колонии и колонии каплевидной формы, матовые, серо-бежевого цвета - дрожжи

- I I ярит.______, 'I - : * 7 V

1) С.ке^уг, 2) Т. ри11и1апз, 1)С.ке$г, 2)Т. риШйага, 1) С.кеГуг, 2) Т. ри11и1ат,

3)К. тапиапив, 4)1.. 5сой1, 5) 3)К. таЫапш, 4)Ь. ЭсоК1, 5) 3) К. татапиБ, 4) дрожжи

дрожжи домашнего айрана дрожжи домашнего айрана домашнего айрана, 5) Ь. всоШ

Рисунок 7 - Вид колоний дрожжей на питательных средах с красителями

Исходя из микробиологической и биохимической идентификации, выделенный штамм дрожжей может быть отнесен к Kluveromyces marxianus.

Результаты идентификации подтверждены ФГБОУ ВПО «Горским государственным аграрным университетом», д.с/х.н, профессором Цугкиевым Б.Г., выделенная культура отправлена в Всероссийскую коллекцию промышленных микроорганизмов (ВКПМ) ГосНИИ генетики для депонирования штамма в ВКПМ и получения коллекционного номера.

На основании полученных результатов, микрофлору исследованного образца домашнего айрана Северо-Кавказского региона можно охарактеризовать как состоящую из 4-х видов микроорганизмов: Lactococcus lactis subsp. lactis; Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetilactis; Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus; Kluveromyces marxianus.

В четвертой главе «Адаптация технологии домашнего айрана к производственным условиям» подобрано количественное соотношение установленных микроорганизмов для получения аналога домашнего айрана в производственных условиях. По итогам оценки органолептических и физико-химических, соотношение 1:1:4:1 (Lactococcus lactis subsp. lactis; Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetilactis; Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus; Kluveromyces marxianus, соответственно) позволяет получить продукт

гарантированного качества, идентичного по вкусовым характеристикам с исследуемым образцом домашнего айрана.

Предложена трех стадийная технология сквашивания и созревания продуктов на основе айрана (рисунок 8).

1 стадия; сквашивание

2 стадия: сквашивание

ргдамальнме режимы для развития термпч) илыюй

температуры 38±2'С

кислотность до 100 Т

длительность ■ 1.. •>

Оптимальные режимы для развития мезофильной молочнокислой микрофлоры

температуры 2542 °С

кислотность до 120 °Т

длительность до 5 часов__

3 стадия: созревание

Оптимальны® режимы для развития дрожжей

темооратуры 1542 °С

кислотность до 140 °Т

длительность до 10 часов

Рисунок 8 - Стадии сквашивания домашнего айрана

С целью оптимизации процесса сквашивания был проведен двухфакторный эксперимент. В качестве основных факторов, влияющих на процесс, были выбраны температура первого и второго этапа сквашивания (рисунок 9). Выходными параметрами эксперимента являлись титруемая кислотность и сенсорная оценка образцов. С повышением температур первых двух стадий, значительно повышается кислотность, что отрицательно сказывалось на органолептических показателях.

С целью оптимизации процесса развития дрожжевой микрофлоры домашнего айрана, исследовалось влияние двух факторов - температуры сквашивания на 3 этапе и продолжительность выдержки. Выходными параметрами эксперимента являлось количество дрожжевой микрофлоры и органолептические показатели (рисунок 10, 11).

Эксперименты показали целесообразность использования следующих условий: температура первой стадии 38±2 °С и температура второй стадии 25±2 °С, и третьей 15±2 °С.

Рисунок 9 - Зависимость титруемой кислотности от температур сквашивания на 1 и 2 стадиях

г-122,656+8,19В^<+2,Э*у-0,071Л<+1,052е-14"Х*у-[1,06>-у

106.273

110,445

1 1 112,616

1 1 114,791

ш 116,964

ш 119,136

1 1 121,309

1 1 123,462

г^л 125,655

вша 127,527

Н аЬоуе

2=57,254+0,777*Х+1,277*у

Рисунок 10 - Зависимость сенсорной оценки от температур сквашивания на 1 и 2 стадиях

Н 1,705 I I 2,436

I I 3*898 I I 4,629 I I 5,36 I I 6,091 I I 6.822 I 1 7,553 ВЯ 8,284 ■■ аЬоуе

г=4.922+0.009"х-0.004,у+3.645е-4*х*х-0 001"х"у+0.00в*у*у

Рисунок 11 - Зависимость количества дрожжевой микрофлоры от

температуры созревания на 3 стадии и ее продолжительности

ПЛ 5.257

□ 5 326 I I 5.394 I I 5 463 I I 5.532

□ 5.6

I I 5.669 I I 5 738

ШП аЬоуе

Полученные температурные режимы были применены при исследовании возможности использования вторичного молочного сырья для получения напитков на основе домашнего айрана. Проведена экспериментальная выработка напитков, с использованием в качестве сырья разного соотношения молока и сыворотки деминерализованной с уровнем деминерализации (УД) 70%. Продукт из молока - «Айран домашний», из смеси молока и деминерализованной сыворотки - «Айран-Лайт», из деминерализованной сыворотки - «АйраниС».

Сквашивание образцов происходило при установленных оптимальных режимах. Результаты показали, что образец с содержанием сыворотки 45% и с повышенной массовой долей жира в молоке обладал органолептическими показателями наиболее близкими к домашнему айрану (таблица 5).

Таблица 5 - Физико-химические и микробиологические показатели образцов сквашенных на основе айрана

Массовая доля жира в молоке, % Содержание деминерализованной подсырной сыворотки с УД 70% в смеси, %

30 45 60

Титруемая кислотность

1 2 3 4

0,5 140±2 134±2 136±2

1,5 138±2 134±2 124±2

3,2 128±2 122±2 130±2

1 2 з 4

Количество микроорганизмов, КОЕ/см '

0,5 (1-5)х108 (3-5)х10' (2-3)х10!<

1,5 (2-3)х10' (1-3)х105 (1-4)х10а

3,2 (2-4)х108 (3-5)х105 (2-5)*108

Образцы с большим содержанием сыворотки имели оригинальный вкус и аромат, жидкую консистенцию, без образования плотного сгустка, но и такой продукт может найти своего покупателя.

На следующем этапе работы была исследована хранимоспособность полученного адаптированного айрана и напитков на его основе. В течение срока хранения проводился контроль органолептических, микробиологических показателей и титруемой кислотности. Температура хранения составляла (4±2)°С в соответствие с нормативными документами. Результаты исследований приведены в таблицах 6 и 7.

Таблица 6 - Динамика изменения количества молочнокислых микроорганизмов в адаптированном «Айране домашнем» и напитках на его основе «Айран-Лайт» и «АйраниС»

Наименование образца Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г

Продолжительность хранения, суток

Фон (сразу после выработки) 3 5 7 11

«Айран домашний» (1-5)*108 (2-3)хЮЬ1 (1-4)х10ч (2-3)х108 (1-3)х10'

«Айран-Лайт» (3-5)хЮ5 (1-3)х10" (2-3)* 10* (1-3)х108 (1-2)хЮ'

«АйраниС» (2-3)хЮ8 (1-4)хЮу (1-2)х10у (1-3)х108 (1-2)хЮ'

Таблица 7 - Микробиологические показатели адаптированном «Айране домашнем» и напитках на его основе «Айран-Лайт» и «АйраниС» (на 7-е сутки хранения)

Наименование образца Микробиологические показатели

БГКП (колиформы) в 0,1 г продукта Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г Дрожжи, плесени, КОЕ/г

«Айран домашний» не обнаружено (2-3)х108 21±2; 17±2

«Айран-Лайт» не обнаружено (1-3)х108 21 ±2; 17±2

«АйраниС» не обнаружено (1-3)х108 21±2; 17±2

Установлено, что микробиологические показатели продукта на конец срока хранения, составляющего 7 суток с учетом коэффициента запаса (1,5), соответствуют требованиям технического регламента на молоко и молочную продукцию.

Определено влияние микрофлоры разработанных продуктов на антагонистическую активность патогенных микроорганизмов (Clostridia difficile, Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Salmonella). Установлена положительная устойчивая динамика подавления роста болезнетворной микрофлоры после 10 часов культивирования, а так же жизнеспособность микрофлоры к воздействию желчи и кислот.

В пятой главе «Разработка технологии адаптированного домашнего айрана и напитков на его основе», основываясь на проведенных исследованиях, была разработана технология адаптированного «Айрана домашнего», и напитков на его основе «Айран-Лайт» и «АйраниС». Разработаны и утверждены СТО 02067965-002-2012 «Айран домашний» и технические условия ТУ 9222-001-89946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки». Проведены опытно-промышленные выработки образцов на базе ООО «Хладокомбинат» (г. Черкесск), ООО «МЕГА ПрофиЛайн» (г. Ставрополь). Физико-химические и органолептические характеристики продуктов приведены в таблицах 8 и 9.

Таблица 8 - Физико-химические показатели продуктов

Наименование показателя Значение физико-химических показателей

«Айран домашний» «Айран-Лайт» «АйраниС»

Массовая доля белка, %, не менее 2,8 2,0 1,1

Массовая доля жира, % От 0,5 до 3,2 От 0,5 до 3,2 0,15

Массовая доля сухих обезжиренных нешеств молока. %. не менее 12,0 12,0 17,0

Кислотность, °Т От 95 до 120 От 95 до 120 От 95 до 120

Фосфатаза Отсутствует Отсутствует Отсутствует

Таблица 9 - Органолептические показатели продуктов

Вид напитка Наименование показателя Характеристика

1 2 3

«Айран домашний» Внешний вид и консистенция Сгусток однородный, допускается отстой сыворотки. Допускается газообразование

Вкус и запах Чистый, кисломолочный, с дрожжевым привкусом, допускается сывороточный привкус

Цвет Белый, с желтоватым оттенком

1 2 3

«Айран-Лайт» Внешний вид и консистенция Сгусток неоднородный, допускается отстой сыворотки. Допускается газообразование

Вкус и запах Чистый, кисломолочный, с дрожжевым привкусом. Допускается сывороточный привкус

Цвет Белый, с желтоватым оттенком

«АйраниС» Внешний вид и консистенция Непрозрачная жидкость, с выраженным газообразованием. Сгусток отсутствует

Вкус и запах Чистые, кисломолочные, вкус сладковатый, с дрожжевым привкусом. Без посторонних привкусов и запахов

Цвет Желтовато-кремовый

Принципиальная схема производства продуктов «Айран домашний», «Айран-Лайт», «АйраниС» представлена на рисунке 12.

Проведен мониторинг, определены риски и критические контрольные точки с использованием принципов НАССР.

Расчеты технико-экономических показателей свидетельствуют о том, что внедрение технологий продуктов «Айран домашний», «Айран-Лайт», «АйраниС» является экономически целесообразным. Затраты на I руб. товарной продукции с использованием деминерализованной сыворотки ниже по сравнению с традиционным продуктом.

Выводы

1. Изучены специфические особенности органолептических показателей домашнего айрана Северо-Кавказского региона и на основе анкетирования выбран образец (пос. Архыз, Карачаево-Черкесской республики), органолептические и физико-химические показатели которого схожи с ожиданиями потребителей от типичного национального продукта - домашний айран.

2. Определено влияние микрофлоры домашнего айрана на антагонистическую активность патогенных микроорганизмов (Clostridia difficile, Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Salmonella). Установлена положительная устойчивая динамика подавления роста болезнетворной микрофлоры после 5-10 часов культивирования, а так же жизнеспособность микрофлоры домашнего айрана к воздействию желчи и кислот.

3. Доказана динамика изменения белково-углеводного состава айрана. Глубина распада а, ß, к-казеина не менялась на протяжении 21 суток. Отмечена постепенная убыль содержания сывороточных белков (лактоальбумина и лактоглобулинов) от исходного количества, в течение 40 суток хранения, что

свидетельствует об активности и жизнеспособности микрофлоры. На 35 сутки хранения продолжался гидролиз углеводов, зафиксировано уменьшение фракции лактозы, увеличение фракции моносахаров, рост количества молочной кислоты.

Рисунок 12 - Принципиальная схема производства продуктов «Айран домашний», «Айран-Лайт», «АйраниС»

4. Подтверждено, что в составе молочнокислой микрофлоры домашнего айрана присутствуют Laclococcus ¡aclis subsp. 1aclis, Lactococcas ¡actis subsp. ¡actis biovar. diacetilactis и Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus.

5. Выделенный штамм дрожжей отнесен к Kluveromyces marxianus. Результаты подтверждены заключением ФГБОУ ВПО «Горским государственным аграрным университетом» д.с/х.н, профессором Цугкиевым Б. Г., выделенная культура находится во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) ГосНИИ генетики для депонирования и получения коллекционного номера.

6. Подобрано соотношение микроорганизмов (Lactococcus /actis subsp. ¡actis; Lactococcus ¡actis subsp. ¡actis biovar. diacetilactis; Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus; Kluveromyces marxianus), которое поможет получить продукт аналогичный по физико-химическим, органолептическим характеристикам домашнему айрану.

7. Установлены температурные режимы сквашивания и созревания кисломолочных продуктов на основе айрана. Первая стадия сквашивания (38±2) °С, конечная кислотность (95-100) °Т, вторая - (25 ± 2) °С, конечная кислотность до 120 °Т, третий этап - созревание, при (8-10) °С, конечная кислотность до 140 °Т.

8. Изучена возможность применения и определено соотношение деминерализованной сыворотки (СВ 17%, УД 70%). Оптимальными органолептическими (вкус, запах, консистенция), физико-химическими и микробиологическими показателями обладал образец с содержанием сыворотки 45% и с повышенной массовой долей жира в молоке.

9. Разработаны рецептуры и технологии адаптированных кисломолочных напитков смешанного брожения на основе айрана, СТО 02067965-002-2012 «Айран домашний» и ТУ 9222-001-89946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки», прошедших опытно-промышленную апробацию.

10. Проведены маркетинговая оценка кисломолочных напитков смешанного брожения на основе айрана, технико-экономические расчеты и оценка безопасности технологии с использованием принципов НАССР, которые подтвердили высокую рентабельность (20 - 24 %) и социальную значимость продуктов.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Куликова, И. К. Роль дрожжей в формировании органолептических свойств молочных продуктов смешанного брожения [Текст] / И. К. Куликова, В. Е. Жидков, Л. К. Петриченко, О. И. Олешкевич, О. А. Жигулина // Вестник СевКавГТУ. - 2011. - №5. - С.58 - 60. (0,375 пл.)

2. Олешкевич, О.И. Исследование утилизации углеводов молочного сырья дрожжевой микрофлорой кисломолочных продуктов [Текст] /О. И. Олешкевич, И. К. Куликова, О. В. Жигулина, И. А. Подсвирова,

B. С. Сомов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ. - 2013. -№06(090). -IDA [article ID]: 0901306024. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/06/pdf/24.pdf (0,875 п.л.)

3. Евдокимов, И. А. Биотехнологические особенности домашнего айрана: создание промышленной технологии [Текст] / И. А. Евдокимов, О. И. Олешкевич, И. К. Куликова, С. Е. Виноградская // Молочная промышленность. - 2013. -№10. - С.52 - 53. (0,25 п.л.)

4. Белова (Олешкевич), О. И. Исследование возможности использования в качестве сырья для кисломолочного напитка деминерализованную сыворотку [Текст] / О. И. Белова, И. К. Куликова, С. Е. Виноградская / Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону: материалы XII региональной НТК. - Ставрополь,

2008,-Т. 1-е. 298-299. (0,125 п.л.)

5. Виноградская, С. Е. Адаптация технологии домашнего айрана к производственным условиям [Текст] / С. Е. Виноградская, И. К. Куликова, И. А. Евдокимов, О. И. Белова, М. А. Гашева // Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ-80 лет). Сборник научных трудов. -М.:ГНУ ВНИМИ, 2009. - С.78 -81. (0,25 п.л.)

6. Белова, О. И. Сравнение органолептических свойств «Айрана» из разных источников [Текст] / О.И. Белова, И. К. Куликов, С. Е. Виноградская, M. Н. Ивакина / Материалы XXXVIII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2008 г. - Ставрополь. - 2009. - Т. 1 - с.174. (0,125 пл.)

7. Белова, О. И. Сравнение образцов кисломолочного продукта «Айран» Северо-Кавказского региона [Текст] / О. И. Белова, С. Е. Виноградская, И.К.Куликова, О. А. Суюнчев, М. А. Гашева / Молочная индустрия - 2009: материалы Международной научно-практической конференции. - Москва,

2009, - с.46 - 48. (0,313 п.л.)

8. Куликова, И. К. Исследование дрожжевой микрофлоры домашнего айрана Северо-Кавказского региона [Текст] / И. К. Куликова, О. И. Белова,

C.B. Забильская / Материалы XXXIX научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2009 г. - Ставрополь, 2009, - Т. 1 - с. 150 - 151. (0,063 п.л.)

9. Харитонов, Д. В. Принципы создания технологии бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы [Текст] / Д. В. Харитонов, М. И. Шрамко, О. И. Белова / Материалы I Международной научно-практической конференции «Современная наука: теория и практика» -Ставрополь: СевКавГТУ, 2010, - с. 505-506. (0,25 п.л.)

10. Борисенко, JI. А. Использование нетрадиционных видов сырья в производстве функциональных кисломолочных продуктов питания [Текст] / JI. А. Борисенко, О. И. Белова, И. А. Евдокимов / Совершенствование системы и методологии управления как важное условие повышения эффективности деятельности потребительской кооперации: материалы докладов и выступлений на 10-й межрегиональной научно-практической конференции. Часть 3. - Ставрополь: СКИ БУПК, 2010, - с.55-58. (0,219 пл.)

11. Evdokimov, I. A. The study of lactic acid and mix fermentation of demineralised whey [Text] / I. A. Evdokimov, D. N. Volodin, I. K. Kulikova, О. I. Belova, V. A. Mihneva // IDF. New Zealand, 2010. - P.26. (0,125 п.л.)

12. Олешкевич, О. И. Продукты смешанного брожения в лечебно-профилактическом питании [Текст] / О. И. Олешкевич, Л. А. Борисенко, И. А. Евдокимов / Исследование социально-экономических и правовых институтов и процессов в России и за рубежом: материалы I международной научно-практической конференции СтИК (филиал) БУКЭП, Ставрополь, 2011, -с.349-351. (0,125 п.л.)

13. Oleshkevich, О. I. Studying of yeast microflora house ayran North-Caucasian region [Text] / О. I. Oleshkevich, I. A. Evdokimov, I. K. Kulikova / International scientific and practical conference «Basic and applied science today» Moscow, 2013, - P. 148-150. (0,188 п.л.)

!

Подписано в печать 14.11.2013

Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman

Бумага офсетная. Печать трафаретная Усл. печ. л. 1,0. Тираж 110 экз. Заказ № 13087.

ООО «Ставропольское издательство «Параграф» 355017, г. Ставрополь, ул. Мира, д. 278 «Г» тел.: 8(8652) 24-55-54; 8-928-339-48-78

Отпечатано в ООО «Ставропольское издательство «Параграф»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УДК 637.146 На правах рукописи

04201453915 (У

Олешкевич Ольга Игоревна

РАЗРАБОТКА АДАПТИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА АЙРАН И

НАПИТКОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Евдокимов И.А.

Ставрополь - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ 7

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Свойства и пищевая ценность продуктов смешанного брожения 7

1.2 История и особенности технологии домашнего айрана 14 Северо-Кавказского региона

1.3 Характеристика микрофлоры кисломолочных напитков 18 смешанного брожения

1.4 Анализ основных принципов культивирования молочнокислых 26 микроорганизмов

1.5 Анализ современного рынка и способов производства айрана 30

1.6 Вторичное молочное сырье для производства кисломолочных 33 напитков

1.7 Цель и задачи исследований 35 ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ И МЕТОДЫ 37 ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Организация работы, объекты и методы исследований 37

2.2 Математическое планирование и обработка результатов 43 экспериментов

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ 45

ДОМАШНЕГО АЙРАНА СЕВЕРО-КАВКАЗСКОГО РЕГИОНА

3.1 Специфические особенности органолептических показателей 45 образцов домашнего айрана Северо-Кавказского региона

3.2 Изучение пробиотических свойств домашнего айрана 54 Северо-Кавказского региона

3.3 Исследование белково-углеводного состава домашнего айрана 59 Северо-Кавказского региона

3.4 Исследование молочнокислой микрофлоры домашнего айрана 63

к

3.5 Выделение и идентификация дрожжевой микрофлоры 68

домашнего айрана

ГЛАВА 4. АДАПТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ДОМАШНЕГО АЙРАНА 77 К ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ УСЛОВИЯМ

4.1 Подбор соотношения заквасочной микрофлоры на основе 77 домашнего айрана для промышленного производства

4.2 Изучение температурных режимов сквашивания и созревания 78 домашнего айрана

4.3 Исследование влияния различного молочного сырья на 85 формирование специфических особенностей напитков на основе

айрана

4.4 Определение хранимоспособности адаптированных напитков 91 ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА АДАПТИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ 94 НАЦИОНАЛЬНОГО КИСЛОМОЛОЧНОГО ПРОДУКТА АЙРАН И НАПИТКОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

5.1 Технологическая схема производства айрана и напитков на его 94 основе

5.2 Оценка критических контрольных точек технологий 99 кисломолочных напитков смешанного брожения с применением принципов НАССР

5.3 Анализ экономической эффективности технологии 108 кисломолочных напитков смешанного брожения

ВЫВОДЫ 114

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 116

ПРИЛОЖЕНИЯ 131

ВВЕДЕНИЕ

Невозможно переоценить значение молочнокислых напитков в питании человека. Это прежде всего связано с пищевой и биологической ценностью данного продукта. Они являются источниками углеводов, органических кислот, минеральных веществ, других биологически активных компонентов.

В последнее время здоровье россиян ухудшилось настолько, что данная проблема стала угрожать национальной безопасности.

По оценке ВОЗ здоровье людей определяется: на 10 - 20 % экологией; на 10 - 15 % наследственностью; на 10 - 15 % зависит от уровня системы здравоохранения; в остальном (55 -70 %) зависит от образа жизни, важнейшим слагаемым которого является питание [24, 107].

Продукты питания должны способствовать оздоровлению людей, быть высококачественными и полноценными по составу, на основании этого правительством РФ утверждена «Концепция государственной политики в области здорового питания населения России».

Одним из основных продуктов питания являются молоко и молочные продукты, и все более и более возрастает их роль в питании человека. Особенно необходимы эти продукты детям и больным людям [72, 3]. Также с каждым годом увеличения производства молока и других продуктов молочной промышленности, включая кисломолочные, требует рост городского населения.

Кисломолочные продукты являются обладателями высокой пищевой ценности, лечебными и диетическими свойствами [5, 53, 120]. В них содержат все основные пищевые вещества в хорошо сбалансированной форме и легче перевариваются в желудочно-кишечном тракте человека [111, 112].

Одним из возможных путей улучшения здоровья человека является укрепление внутренней среды организма, повышение его сопротивляемости, профилактика и предупреждение болезней [12, 19, 27, 88]. Всему этому способствует употребление функциональных продуктов. Они находятся на

границе между обычной пищей, удовлетворяющей потребность в нутриентах, и фармацевтической продукцией.

Анализ пищевого статуса населения показал, что в последние годы резко изменилось восприятие и отношение потребителей к представлению о ежедневном питании и его значению, поэтому они все чаще обращают внимание на кисломолочные продукты с высокой пищевой и биологической ценностью, а особенно национальные молочные продукты. Такие продукты как кефир, айран, тан занимают прочное место на полках магазинов [2, 54, 59, 152].

Национальные кисломолочные продукты, характерные для разных регионов страны, являются достоянием российской молочной культуры. Регион Северного Кавказа ассоциируется, в первую очередь, с кисломолочными напитками (кефир, айран), в технологии которых используются природные симбиотические закваски.

Симбиотическая микрофлора домашнего айрана специфична, не повторяет микробный состав известных кисломолочных продуктов, в том числе и напитков промышленного производства с аналогичными названиями, в технологии которых используются чистые коллекционные культуры. Каждая группа микроорганизмов оказывает свое влияние на органолептические показатели: термофильная и мезофильная микрофлоры придают продукту характерную консистенцию, а дрожжи специфический вкус и аромат. Айран, вырабатываемый в настоящее время молочными предприятиями РФ, значительно отличаются от кавказского вида.

Теоретические и практические основы в области исследований национального кисломолочного продукта айран заложены в трудах Королевой Н. С., Семенова Г. В., Ганиной В.И., Хамагаевой И. С., Семенихиной В.Ф., Текеева К. М., Горбачевой Е. С., Виноградской С. Е., Abdel All A.A., Gadaga Т.Н., Tamime A.Y. и др.

Актуальность адаптации технологии домашнего айрана и напитков на его основе в промышленных масштабах связана с необходимостью

вырабатывать аналоги национального продукта с гарантированным качеством, специфическими вкусовыми характеристиками, лечебно-профилактическими свойствами.

Таким образом, целью данной диссертационной работы является изучение микрофлоры домашнего айрана Северо-Кавказского региона и адаптация его технологии к производственным условиям.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты работы:

1. Теоретическое обоснование и научно-технические предпосылки разработки адаптированной кисломолочного продукта айран и напитков на его основе.

2. Изучение органолептических, физико-химических и микробиологических показателей домашнего айрана.

3. Оптимизация рецептур и технологических параметров производства айрана и напитков на его основе.

4. Подбор заквасочных культур и исследование процесса ферментации вторичного молочного сырья.

5. Результаты физико-химических, микробиологических исследований разработанных продуктов.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Свойства и пищевая ценность продуктов смешанного брожения

Популярностью у миллионов людей различных стран мира пользуются кисломолочные напитки, т. е., сквашенное различными видами молочнокислых бактерий молоко.

Такие продукты, особенно напитки имеют многовековую историю. Народы Рима и Греции, Ближнего Востока и Индии, Закавказья употребляли кисломолочные напитки уже в далекой древности. Напитки изготовляли из ослиного, овечьего или коровьего молока. У скифов был известен кумыс -кисломолочный напиток из кобыльего молока [104].

Великий Гомер в бессмертной Одиссее описывал, как герой со своими спутниками нашли в пещере циклопа Полифема, ведра и кружки, полные густого кислого молока. Люди занимаясь разведением скота заметили, что дольше хранится скисшее молоко, имеет освежающий приятный вкус. Они стали употреблять такое молоко и убедились, что оно оказывает благоприятное влияние на человеческий организм. Через века дошла до наших дней индийская пословица: «...пей кислое молоко и проживешь долго» [83, 142].

Таким образом, у разных народов стали появляться национальные кисломолочные продукты: айран и кефир на Северном Кавказе, мацун в Армении, простокваша и варенец в России, мацони в Грузии, чал в Туркмении, курунга в Северо-Восточной Азии, ряженка на Украине, кумыс в Башкирии, Татарии, лебен в Египте, ягурт в Болгарии, Греции, Турции, Румынии, погребное молоко в Норвегии и т. д. Таким образом, первыми продуктами, приготовляемыми из молока- были кисломолочные напитки. Прошло много тысячелетий с того момента, как человек выпил первый кисломолочный напиток и до того, как была определена причина такого превращения молока.

Содержание в кисломолочных напитках молочной кислоты и образующих ее молочнокислых бактерий дало основание И. И. Мечникову впервые в мире создать научную теорию о целесообразности применения в пищу этих напитков. Занимаясь проблемой долголетия, И. И. Мечников пришел к убеждению, что с преждевременной старостью можно и нужно бороться. Ученый обратил внимание на то, что многие жители Болгарии отличаются большой продолжительностью жизни. По его мнению, это долголетие обусловлено потреблением кисломолочного напитка «кисело млеко» - болгарской простокваши.

Например, особое значение, И. И. Мечников придавал молочнокислым бактериям, находящимся в значительном количестве в «кисело млеко» и в других видах кислого молока. Образуемая молочнокислыми бактериями молочная кислота исключает возможность образования ядовитых веществ, создает в кишечнике неблагоприятные условия для развития гнилостной микрофлоры. Исследования проблемы долголетия оказались значительно сложнее и неодолимее, и решать их только устранением в кишечнике гнилостных бактерий невозможно. Однако использование микробного антагонизма в борьбе с вредными кишечными микроорганизмами при помощи молочнокислых бактерий вполне возможно и осуществимо на практике [29, 88, 98].

Еще более благотворное влияние на наш организм по сравнению с болгарской палочкой оказывает ацидофильная палочка. Выделяют ее из кишечника животных и человека, где она развивается и обитает, а болгарскую - из кисломолочных продуктов. Вследствие этой особенности лучшее развитие ацидофильной палочки происходит в кишечнике человека, где и вытесняет вредные микробы. Некоторые штаммы молочнокислых бактерий способны синтезировать витамин С и витамины группы В. Выделены такие штаммы бактерий, которые синтезируют витамины В! и В2 в количестве, достаточном для удовлетворения суточной потребности человека при потреблении одного

литра выработанного при их участии напитка [121, 161]. Еще больше повысить полезные свойства кисломолочных напитков по ряду позиций можно специальным подбором микрофлоры [50, 16, 100].

Классификаций кисломолочных напитков существует множество: по типу используемой закваски, по виду сырья и т.д. Согласно Королевой С.А. [67], кисломолочные продукты по географическому расположению делят на два типа: северный и южный.

Северные типы кисломолочных продуктов. Коренная область их распространения - Северная Европа, главным образом Скандинавские и соседние с ними страны (Норвегия, Швеция, Дания, Финляндия, Голландия), климат которых характеризуется умеренной температурой лета. Эта климатическая особенность выдвигает в заквасках этого типа на первый план сравнительно психрофильные разновидности молочнокислых бактерий, т. е. прежде всего группу Lactococcus lactis и более психротолерантные варианты Bacterium casei. Характерною особенностью продуктов этого типа является их слизистая тягучая консистенция, нередко в весьма сильной степени, причем эта особенность здесь не считается пороком, а напротив, оценивается как необходимый признак нормального продукта. Из продуктов этой группы наиболее изученными являются следующие: скандинавское «тягучее молоко» («тэтта»), голландское «тягучее молоко» («длинная сыворотка») [102].

Южные типы кисломолочных продуктов. Эти продукты и закваски соответствующие им в микробиологическом отношении между собою весьма близки, образуя как бы один варьирующий тип: все это комбинированные, сложные закваски, необходимая микрофлора которых всегда состоит, по крайней мере из двух компонентов - дрожжей и молочнокислых бактерий. Но так как и те и другие обыкновенно бывают представлены не менее как двумя видами, то количество необходимых компонентов чаще возрастает до 3 - 4. По своей микробиологической структуре несколько особняком стоит кефир, да и то лишь в виде закваски,

а не готового продукта. Для большинства этих продуктов характерным является то, что в созревании их весьма существенную роль играют представители группы молочнокислых палочек (Вас1 саБеР), именно наиболее типичный вариант этой группы - тип термофильный, склонный к образованию ветвистых колоний. Это сходство в составе заквасок в некоторых случаях (например, между кумысом и болгарской простоквашей) так велико, что невольно наводит на мысль - не создается ли здесь резкое различие между конечными продуктами не столько составом заквасок, сколько условиями их созревания и различиями в свойствах исходного материала, в данном примере - коровье и кобылье молоко? Это, конечно, лишь гипотеза, требующая специальных исследований.

В зависимости от количественного соотношения между двумя процессами, лежащими в основе созревания таких продуктов, спиртового и молочнокислого, характер конечных продуктов резко изменяется, особенно в отношении консистенции [68, 109, 155]. Именно, чем сильнее развиваются дрожжи и связанное с ними спиртовое брожение, тем более жидкую консистенцию приобретает конечный продукт (консистенция кумыса). Преобладание молочнокислого процесса влияет в обратном направлении (консистенция «простокваши»). Это соотношение позволяет довольно естественно разделить все эти продукты на два основных типа, различающиеся не только внешними признаками, но и микробиологическими тенденциями: а) продукты с густым, плотным сгустком - напитки, известные под названием «простокваша», и б) продукты с разжиженным, мелкохлопьевидным сгустком - «напитки» типа кумыса и кефира.

Современная классификация основана на применении при производстве кисломолочных продуктов различных групп заквасочных микроорганизмов [4, 60, 159]:

1. Продукты, приготовляемые с использованием многокомпонентных заквасок (кефир, кумыс, айран).

2. Продукты, приготовляемые с использованием мезофильных молочнокислых стрептококков (творог, сыр домашний, сметана, простокваша обычная).

3. Продукты, приготовляемые с использованием термофильных молочнокислых бактерий (йогурт, простокваша мечниковская, южная, ряженка, варенец и др.).

4. Продукты, приготовляемые с использованием мезофильных и термофильных молочнокислых бактерий (сметана пониженной жирности, творог, напитки пониженной жирности с плодово-ягодными наполнителями).

5. Продукты, приготовляемые с использованием ацидофильных палочек и бифидобактерий (ацидофильное молоко, ацидофилин, ацидофильно-дрожжевое молоко, ацидофильная паста, бифилин, детские ацидофильные смеси).

Различают две группы кисломолочных продуктов: продукты, получаемые в результате только молочнокислого брожения, и продукты смешанного брожения - молочнокислого и спиртового (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 — Классификация кисломолочных продуктов по типу брожения

Мечниковская и обыкновенная простокваша, ряженка, ацидофильное молоко являются представителями первой группы. Характеристика таких напитков: кисломолочным вкусом и достаточно плотным и однородным, без пузырьков газа сгустком. Ацидофильно-дрожжевое молоко, кумыс, кефир относятся ко второй группе. Эти напитки также обладают кисломолочным вкусом, но более острым - из-за содержания небольшого количества спирта и углекислого газа они оказывают освежающий эффект, а сгусток пронизан мелкими пузырьками газа. Молочнокислые палочки (например, ацидофильная и болгарская) воздействуют на гнилостные микроорганизмы. Кроме того, кисломолочные напитки благодаря содержанию молочной кислоты и углекислого газа обладают целым рядом замечательных свойств: он�