автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии поликомпонентной закваски с бифидобактериями для сметаны

Министерство высшего и профессионального образования

Я I' '

* 1" *" Российской Федерации

Московский государственный университет прикладной биотехнологии

На правах рукописи УДК 637.146.33

Горина Тамара Александровна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИКОМПОНЕНТНОЙ ЗАКВАСКИ С БИФИДОБАКТЕРИЯМИ ДЛЯ СМЕТА (ТЫ

Специальность 05.18.04. - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998

Диссертация выполнена на кафедре "Технология молока и молочных продуктов" Московского государственного университета прикладной биотехнологии (МГУПБ).

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент В.И. Ганина

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук Г.П. Шаманова

- кандидат ветеринарных наук, доцент П.П. Степаненко

Ведущее предприятие - ЗАО племзавод "Коммунарка" (Московская область)

Защита состоится 9 1998 г. ч~ на заседании дис-

сертационного совета К 063.46.01 Московского государственного университета прикладной биотехнологии (109316, г. Москва, ул. Талалихина, 33)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПБ.

Автореферат разослан 2-У Ш'С/тЛсЛ-ОЦ' Г,

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

А.Г. Забашта

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с ухудшением экологической обстановки, возрастанием стрессовых воздействий, применением различных медикаментозных средств и другими факторами важное значение в настоящее время приобретает проблема повышения качества, санитарной безопасности и лечебно-профилактических свойств кисломолочных продуктов.

Фундаментальными и прикладными исследованиями ученых разных стран показана определяющая роль для здоровья человека представителей нормальной микрофлоры кишечника - бифидобактерий. Воздействие неблагоприятных факторов приводит к нарушениям нормофлоры желудочно-кишечного тракта, характеризующимся как уменьшением общего количества бифидобактерий, так и изменением видового состава микрофлоры, которые взаимосвязаны со снижением иммунитет, обострением хронических и возникновением целого ряда заболеваний.

Большой теоретический и практический вклад в решение данной проблемы внесли отечественные ученые Семенихина В.Ф., Гудков A.B., Шаманова Г.П., Крашенинин П.Ф., Хамагаева И.С. и др. и зарубежные исследователи Ishibashi N., Shimamura S., Clark P.A., Martin J.N., Hoover D.G. и др.

В последние годы разработан ряд бифидосодержащих кисломолочных продуктов, включающих, как правило, один или два вида бифидобактерий. Однако, в настоящее время известно, что в кишечнике человека доминируют от трех до пяти видов бифидобактерий, которые чаще всего необходимо восстанавливать.

Одним из наиболее ценных свойств бифидобактерий является выраженная антагонистическая активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам, что может способствовать повышению санитарно-гигиенической безопасности бифидосодержащих продуктов.

В связи с этим, актуальным и целесообразным является создание поликомпонентной закваски, обогащенной комплексом домйнирующих ви-

дов бифидобактерий с целью более тщательной корректировки микрофлоры кишечника человека, для национального традиционно потребляемого и наиболее неблагополучного в санитарном отношении кисломолочного продукта - сметаны.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является разработка научно-обоснованной технологии получения поликомпонентной закваски, включающей три доминирующих вида бифидобактерий, присущих организму человека, для сметаны, предназначенной для профилактического питания.

Для выполнения поставленной,цели определены следующие задачи:

- выделить штаммы бифидобактерий разных видов, изучить их фи-зиолого-биохимические и биотехнологические свойства, антагонистическую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам и подобрать сочетание бифидобактерий • видов Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium adoiescentis для использования в поликомпонентной закваске;

-подобрать штаммы мезофильных лактококков, стабильно сохраняющие комплекс биотехнологических свойств;

- изучить сочетаемость отобранных штаммов бифидобактерий и мезофильных лактококков и подобрать их комбинацию;

- исследовать влияние различных технологических факторов на качественные показатели поликомпонентной закваски, установить оптимальные параметры процесса получения закваски;

- разработать технологическую схему получения поликомпонентной закраски в условиях производства;

- изучить основные производственно-ценные свойства разработанной закваски;

- исследовать показатели сметаны, выработанной с использованием поликомпонентной закваски, в процессе производства и хранения;

- разработать проект технологической инструкции по приготовлению поликомпонентной закваски для сметаны.

Научная новизна. Выделены, изучены и отобраны штаммы бифидо-бактерий В. ЫП<1ит ГСБ-15 и В. 1оп$»шп ВГБ-21 с комплексом биотехнологических свойств и обладающих выраженной антагонистической активностью по отношению к кишечной палочке, золотистому стафилококку, палочкам протея, шигеллам, сальмонеллам;, штаммы приняты на патентное депонирование во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ГНИИгенетики. Подобрана композиция сочетающихся культур бифидобактерий трех видов: штаммы В.ЫПйиш ГСБ-15, В. 1о1^ит ВГБ-21, В. асЫевсепш В-1. Показано, что сохранение производственно-ценных свойств мезофильных лактококков зависит от стабильности плазмидного профиля конкретного штамма, на основании чего отобраны штаммы мезофильных лактококков, стабильно сохраняющие плазмидный профиль. Впервые разработана полнкомпонентная закваска для сметаны, в состав которой входят три доминирующих вида бифидобактерий и штаммы мезофильных лактококков со стабильными производственно-ценными свойствами. Установлено, что сметана, полученная с использованием разработанной закваски, более безопасна в санитарном отношении и обладает профилактическими свойствами.

Практическая ценность. Полученные щгаммы бифидобактерий, обладающие ценными биотехнологическими свойствами, могут быть использованы при производстве продуктов лечебного и профилактического назначения. Результаты выполненных исследований реализованы при разработ ке технологии получения закваски для смеганы с тремя доминирующими видами бифидобактерий и мезофильнымн лактококками. Разработан проект технологической инструкции по приготовлению поликомпонентной закваски для сметаны. Практическая значимость подтверждена актом производственной проверки разработанной технологии приготовления поликомпонентной закваски с бифидобактериями и полученной на ее основе сметаны.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: научных чтениях памяти академика Горбатова Л.В.

"Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" (Москва, 1996), второй международной научно-технической конференции "Пища. Экология. Человек" ( Москва, 1997).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ и получено две справки о депонировании штаммов бифидобакгерий во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ГНИИге-нетики.

(лруктура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на страницах машинописного текста, содержит /9 таблиц, 26' рисунков. Список литературы включает 215 наименований, в том числе 85 работ зарубежных авторов.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводились на кафедре "Технология молока и молочных продуктов" МГУПБ.

Объекты исследований. Объектами исследований являлись:

- штамм бифидобакгерий В. асМезсеп^з В-1, полученный из коллекции микроорганизмов МГУПБ и выделенные штаммы бифидобакгерий В. 1опйиш ВГБ-21. В. ЫМит ГСБ-15;

- штаммы мезофильных лактококков Ьасюсоссиз 1ай1» зиЬкр. сгетопв 3(Ь ; Н-98 ; Н-61 ; 11; 52 , Ьасюсоссиз 1ас^ зиЬвр. 1аст Ыоуаг. (11асе1у1аст 15э; 97; 171; 2Ь ; 32з, полученные из коллекции микроорганизмов МГУПБ ;

- закваска на основе подобранных культур бифидобактерий; мезофильных лактококков; бифидобактерий и мезофильных лактококков;

- сметана, приготовленная на основе поликомпонентной закваски, в процессе производства и хранения.

Постановка эксперимента и методы исследований, Схема проведения исследований представлена на рис. 1. 4

Выделение и изучение свойств культур бифидобактерий

Исследование свойств штамма В. асЫевсеп-11$ В-1 после хранения

Исследование свойств монокультур мезофиль-ных лактококков

2-7,9,13,14

2-4, 6, 7,9,13,14

2-4, 6, 8, 10-14

Исследование сочетаемости 3-х видов культур бифидобактерий

Изучение сочетаемости штаммов мезофильных лактококков

2,3,7,14

£

Исследование сочетаемости отобранных штаммов мезофильных лактококков и бифидобактерий различных видов и подбор комби- • наций культур для закваски

1,2, 14

Изучение и выбор оптимальной температуры культивирования и соотношения культур мезофильных лактококков и бифидобактерий

1,7,8,13-14

Исследование и выбор оптимальных условий процесса получения лабораторной и производственной поликомпонентной закваски

Разработка технологической схемы приготовления поликомпонентной закваски

1,7,8,14

Изучение основных производственно-ценных свойств разработанной закваски

1,6-8,12-16

Исследование качественных показателей сметаны, полученной на основе поликомпонентной закваски, в процессе производства и хранения

1,7,14-17

Проведение производственной проверки

Е

Обработка результатов

Разработка проекта технологической инструкции по приготовлению поликомпонентной закваски для сметаны

^ 2,14

Показатели:

1. Титруемая кислотность

2. Активность сквашивания

3. Энергия кислотообра-зования

4. Предел кислотообра-зования

5. Биохимическая активность

6. Микроскопия

7. Количество клеток бифидобактерий

8. Количество клеток мезофильных лактококков

9. Антагонистическая активность

10.Фагоустойчивость

11.Плазмидный профиль

12,Образование ароматических веществ

1З.Влагоудержнвающая способность

14,Органолептическая оценка

15.Продолжительность сквашивания

16.Бактерии группы кишечных палочек

17.Структурно-механи-ческие свойства

Рис. 1. Схема проведения исследований

Для выполнения работы использовались стандартные общепринятые в исследовательской практике биохимические, микробиологические, генетические методы исследований. „ ...

)

Выделение, идентификацию и изучение физиолого-биохимических и био технологических свойств бифидобактерий проводили согласно "Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору многоштаммовых заквасок для кисломолочных продуктов". Антагонистическую активность бифидобактерий определяли методом развивающихся смешанных популяций. Учет количества бифидобактерий проводили на плотной кукурузно-лактозной среде (КЛС), в смешанных с молочнокислыми бактериями культурах - на плотной КЛС с неомицином. Учет количества клеток мезофильных лактококков проводили по ГОСТ 10444.11-89. Плазмидный профиль мезофильных лактококков определяли методом электрофореза в агарозном геле. Влагоудерживающую Способность сгустков -оценивали с помощью метода центрифугирования по количеству выделившейся сыворотки. Определение структурно-механических показателей проводили на ротационном вискозиметре "Реотест-2" методами инженерной механики. Результаты обрабатывали методами математической статистики, принятыми для биологических систем.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Подбор штаммов бифидобактерий и мезофильных лактококков. Из 9 источников фецес детей выделено 14 вариантов культур бифидобактерий. После идентификации и изучения физиолого-биохимических свойств оставлено для дальнейшей работы три культуры вида В. 1ог^ит и две культуры вида В. ЫГк1ит. В результате изучения комплекса биотехнологических свойств отобраны культуры В. ЫПйиш ГСБ-15 и В. longum ВГБ-21, обладающие активностью сквашивания молока с ростовой добавкой 16ч и 17ч, энергией кислотообразования через 18ч культивирования 80°Т н 78°Т, пределом кислотообразования 130°Т и 128°Т, влагоудерживающей способностью 3,5 см3 и 4,2 см3; логарифм количества клеток в молоке с ростовой 6

добавкой через !8ч культивирования составлял 8,84 и 8,95 в 1 см5, соответственно. Штаммы образовывали на молоке сгусток средней плотности, хлопьевидной консистенции с чистым кисломолочным, слегка щиплющим вкусом.

В связи с тем, что цель работы предусматривает использование в составе закваски трех видов бифидобактерий, доминирующих в кишечнике человека, а удалось выделить бифидобактерии только двух доминирующих видов В. longum и В. bifidum, из музея культур МГУПБ был получен штамм В. adolescentis В-1, хранившийся в сублимированном состоянии в течение 10 лет. После восстановления штамма изучены его основные биотехнологические свойства, которые практически не изменились по сравнению со свойствами исходного штамма до хранения, что позволяет использовать данный штамм в дальнейшей работе.

При изучении антагонистической активности по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре, установлено, что выделенные штаммы ВГБ-21, ГСБ-15, как и восстановленный В-1, клиническая эффективность которого показана в литературе, обладали выраженной антагонистической активностью по отношению к Е. coli В-125, Staph, aureus 209-Р, Pr. vulgaris F-30, Salm, dublin D-П, Sh. flexneri 337 (рис. 2).

9т

8 7

«rt U

6

5H

а

х

§

§ 3

£ g

2 3 4 Тест-микроорганизм

Рис. 2. Антагонистическая активность бифидобактерий по отношению к условно-патогенным и патогенным микроорганизмам Условные обозначения: Y//.| - монокультура

тест-микроорганизма (контроль) - -//- + В. adolescentis В-1 I I - -//- + В. longum ВГБ-21 Г~~1 - -//- + В. bifidum ГСБ-15 Тесг-микроорганизмы

1-E.coli В-125

2- Staph, aureus 209-Р

3- Pr. vulgaris F-30

4-Salm. dublin D-ll

5- Sh. flexneri 337

4

Проведено изучение сочетаемости штаммов бифидобактерий ВГБ-21, ГСБ-15, В-1. Показано, что активность сквашивания молока сочетаниями составляла (15,5-16,5)ч, энергия кислотообразования - (85-94)°Т, логарифм количества клеток в 1 см5 - (8,87-9,02), что свидетельствовало об отсутствии угнетающего воздействия культур друг на друга.

Из коллекции микроорганизмов получены штаммы Ьааососсиэ 1асщ виЬБр. 1аси$ Ыоузг. diacetylactis 15з, 97, 17, 21», 325 и Ь. 1аси$ БиЬвр. сгетопэ 309, Н-98, Н-61, 11, 52. После восстановления у штаммов проверены основные производственно-ценные свойства: активность сквашивания молока составляла (6-7)ч и (5?7)ч, энергия кислотообразования - (66-94)°Т и (60-80)°Т, предел кислотообразования - (8б-Ц0)°Т и (76-104)°Т, влагоудер-живающая способность - (3,0-4,0) см5 и (0,4-2,2) см3 сыворотки, индекс фа-гоустойчивости к нескольким генетически различающимся группам бактериофагов - (92-98)% и (98-100)% для культур ароматообразующих и сливочных лактококков, соответственно. Логарифм количества клеток составлял для всех штаммов (8,40-8,78) в 1 см3. Культуры ароматообразующих лактококков обладали ароматообразующей способностью (4-8) мин. Выявлено, что культуры хорошо сохранили свои свойства в процессе хранения, и их можно использовать в составе закваски для сметаны.

С целью изучения стабильности сохранения биотехнологических свойств в процессе культивирования исследован плазмидный профиль у исходных штаммов мезофильных лактококков и после 11 пассажей в течение года. Показано, что составом плазмид отличаются не только штаммы разных видов, но и штаммы, относящиеся к одному подвиду. При сопоставлении показателей биотехнологических свойств и характера плазмидного профиля установлено, что микроорганизмы с близким составом плазмид имели и близкие показатели биотехнологических свойств; штаммы, утратившие часть плазмид при культивировании, изменили и свои биотехнологические свойства. В результате исследований отобраны штаммы, стабильно сохранившие плазмидные профили и биотехиологические свойства в процессе пассажей: 97, 153, Н-98, Н-61,52 (рис. 3).

Штаммы исходные

5 4 3 2 1 б)

Штаммы после культивирования в течение года

543 21 54321

а) б)

Рис. 3. Плазмидные профили мезофильных лактококков Условные обозначения:

а) штаммы Ьасюсоссив 1асив «иЬэр. 1асиз Ыоуаг. Шасе1у!ас11з

1-17,; 2- 2Ь; 3- 15з;4- 97; 5-

б) штаммы ЬасЮсоссиз 1асия виЬзр. сгетопэ

1- ЗОз ; 2-11; 3- Н-98; 4- Н-61; 5- 52

У отобранных штаммов мезофильных лактококков проверена сочетаемость при совместном культивировании при оптимальной температуре развития и при температуре 37"С с целью дальнейшего использования в составе закваски, содержащей бифидобактерии. Исследование показало, что сочетания штаммов Ь. 1асг1з виЬзр. сгешопв Н-98, Н-61, 52 и штамма Ь. 1ас11й виЬБр. 1асиэ Ыоуаг. с!1асе1у1асг13 15з биохимически наиболее активны и поэтому оставлены для дальнейшей работы.

Таким образом, в результате проведенных исследований подобрано сочетание штаммов трех видов бифидобактерии В-1+ГСБ-15+ВГБ-21 и. сочетания штаммов мезофильных лактококков 15з+Н-98, 15з+Н-61, 15з+52 для использования в составе поликомпонентной закваски для сметаны.

Разработка технологии поликомпонентной закваски для сметаны ча основе мезофильных лактококков и бифидобактерии. С целью получения поликомпонентной закваски для сметаны исследована сочетаемость комбинации культур бифидобактерии трех видов с отобранными сочетаниями культур мезофильных лактококков. Выявлено, что биохимически более активны сочетания 15з+Н-98+В-1+ГСБ-15+ВГБ-21 и 15з+Н-61+В-1 + ГСБ-15+ВГБ-21, которые сквашивали молоко с ростовой добавкой соответственно за 7ч и 8ч при 30°С и за 5,5ч и 6ч при 37°С, и рекомендованы к применению. Дальнейшие исследования проводились с сочетанием 15з+Н-98+В-1+ГСБ-15+ВГБ-15.

Эксперимент по изучению влияния технологических параметров на показатели качества закваски проведен методом факторного планирования. Факторы, влияющие на показатели качества закваски, и интервалы их варьирования выбраны на основании анализа литературного материала и а результате предварительно проведенных опытов: температура культивирования (Х|; 26°С5 Х|£34°С) , массовая доля вносимых культур бифидобактерии (Хг; 50%5Х:<70%). В качестве целевых функций приняты показатели качества закваски: влагоудерживающая способность сгустка СУ |, с м3 сыворотки), количество клеток бифидобактерий (Уг, lg в 1 см3), количество клеток мезофильных лактококков (Уз, в 1 см3).

Результаты эксперимента показали, что с повышением температуры культивирования и увеличением массовой доли вносимых1 культур бифидо-бактерий влагоудерживающая способность сгустка увеличивалась от 1,6 см3 (при 26°С и 50% бифидобактерий) до 3,4 см3 сыворотки (при 34°С и 70% бифидобактерий); количество клеток бифидобактерий увеличивалось соответственно от 7,08 (в логарифмах) до 8,98. Отмечено, что температура культивирования оказывает большее влияние на данные показатели.

Количество клеток мезофильных лактококков увеличивалось при повышении температуры культивирования и уменьшении массовой доли вносимых культур бифидобактерий от 8,38 (при 26°С и 70% бифидобактерий) до 9,30 (при 34°С и 50% бифидобактерий). Закваска по данному показателю при всех значениях варьируемых факторов соответствовала требованиям инструкции, предъявляемым к закваскам такого видового состава.

Титруемая кислотность заквасок в опыте составляла (71-93)°Т, что указывало на их высокую биохимическую активность.

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии второго порядка, наиболее адекватно описывающие реальные зависимости.

Yi = f, (X,, Хз) = 5,5022 - 2,2458Т0-*Хг + l,6643-10"Xr - 3,7458-10'Xi + + 1,249610 3Х,Х2 + 7,285MO W

Y2 = fj(Xi, Х2) = 8,2968 - 3,6633 10-2X: + 1,8416-10-%' - 1,8814-10 »XI + + 1,001110-3XiX2 +5,516510-,3Xi?

Y3 = fj(Xi, X2)= 9,0025 + 1,5862-10-гХ2 - 3,8365-10-*Х22 - 2,1568 10 % + + l,0397-10"3XiJ

Графическое Изображение полученных уравнений представлено на рис. 4-6.

Для нахождения оптимальных параметров получения закваски проводили поиск максимума функции F, принятой в качестве критерия оптимизации:

60 <50

Массовая доля бифидобактерий, Н

Рис. 4. Зависимость влаго-удерживающей способности закваски от массовой доли вносимых культур бифидо-бактерий и температуры культивирования

Рис. 5. Зависимость количества клеток бифидобак-терий в закваске от массовой доли вносимых культур бифидобактерий и температуры культивирования

Рис. 6. Зависимость количества клеток мезофильных лактококков в закваске от массовой доли вносимых культур бифидобактерий и температуры культивирования

611 50"

I доля бифидобактерий,"'"

-ё- +Ь - 10У2 + с-10

У,

а

Р(Х,,Х2) =

а + Ь + с

Лах ;

где а, Ь, с - коэффициенты весомости целевых функций, %; а + Ь + с= 100; 55а¿95; 5£»>¿95; 5^с^95. Поскольку для производства сметаны рекомендуется применять закваски с влагоудерживающей способностью до 2,5 см' сыворотки, дополнительным условием оптимизации'принято £ 2,5.

В результате выбраны оптимальные параметры получения поликомпонентной закваски для сметаны: температура культивирования 33°С, массовая доля вносимых культур бифидобактерий 50%.

С целью получения закваски, которая после трех пассажей (первичная лабораторная, пересадочная лабораторная и производственная закваски) сохраняет максимальное количество клеток бифидобактерий при найденном оптимальном соотношении между культурами бифидобактерий и ме-зофильных лактококков, проведена серия опытов по установлению наиболее благоприятного этапа соединения этих групп микроорганизмов. Соединение мезофильных лактококков и бифидобактерий проводили на этапах получения заквасок: производственной (первый вариант), пересадочной лабораторной (второй вариант), первичной лабораторной (третий вариант).

Установлено, что на этапе соединения бифидобактерий с мезофиль-иыми лактококхами количество -бифидобактерий незначительно снижается (с 7,5-10' до 2,5-10* клеток в 1 см'), что, по-видимому, можно объяснить снижением температуры культивирования с 37°С до 33°С; количество мезофильных лактококков остается практически на том же уровне. При последующем совместном культивировании наблюдается тенденция снижения количества клеток бифидобактерий, посте двух-трех совместных пассажей количество клеток находится на уровне 107 в 1 см', что не являегся оптимальным для закваски; количество клеток мезофильных лактококков остается на уровне 109 в 1 см3.

Таким образом, соединение бифидобактерий и мезофильных лакто-кокков рекомендовано осуществлять на этапе получения производственной закваски. Полученные результаты позволили разработать схему получения поликомпонентной закваски в производственных условиях (рис.7) и проект технологической инструкции по приготовлению поликомпонентной закваски для сметаны. Основные показатели производственной поликомпонентной закваски приведены в табл.1. В проведенных исследованиях получаемая поликомпонентная закваска по показателям безопасности соответствовала Медико-биологическим требованиям № 5061-89, утвержденным в установленном порядке.

Рис.7. Схема получения поликомпонентной производственной закваски

Таблица 1

Основные показатели поликомпонентной производственной закваски

№ Исследуемый показатель Результат

п/п

1. Титруемая кислотность, °Т, не более 100

2. Продолжительность сквашивания

молока с ростовой добавкой при 18

внесении 5% культур, ч, не более

3. Влагоудерживающая способность,

см3, не более 2,5

4. Ароматообразование, мин, 7

не менее

5. Количество клеток бифидобакте- 108

рий в 1 см3 закваски, не менее

6. Количество клеток мезофилышх 10«

лактококков в 1 см3 закваски,

не менее

7. Органолептическая оценка Вкус и запах чистые кисломолочные, с небольшим специфическим привкусом уксусной кислоты, без посторонних привкусов и запахов; сгусток плотный, консистенция однородная, цвет белый слегка кремовый. Допускается газообразование.

8. Микроскопический препарат Длинные и короткие цепочки, состоящие из кокков, отдельно расположенные диплококки и кокки; типичные для бнфидо-бактерий зернистые мелкие палочки, прямые и изогнутые, коккоподобные палочки, расположенные отдельно и в коротких цепочках.

Исследование свойств сметаны, полученной с использованием разработанной закваски. Исследовано изменение количества клеток бифидобак-тернй и титруемой кислотности в процессе производства сметаны при температуре сквашивания 30°С и 38°С и внесении 5; 7,5 и 10% поликомнонент-. ной закваски. Установлено, что при температуре 30°С сгусток образуется

через (5,5-6)ч; после 8ч сквашивания титруемая кислотность достигает (76-79)°Т и логарифм количества клеток бифидобактерий в 1 см5-(7,60-7,97). При температуре 38°С титруемая кислотность (46-50)°Т, при которой рекомендуется розлив продукта, достигается через (3-4)ч, логарифм количества клеток бифидобактерий при этом составляет (7,00-7,30) в 1 см3. Поскольку в процессе розлива при такой температуре продолжается интенсивный биохимический процесс, образцы сметаны выдерживали в термостате до 6ч; титруемая кислотность при этом возрастала до (70-74)°Т, логарифм количества клеток бифидобактерий - до (7,72-8,15) в 1 см5.

После охлаждения и созревания сметаны при температуре (6±2)°С в течение (10-12)ч количество клеток бифидобактерий остается практически на том же уровне, титруемая кислотность возрастает на (3-4)°Т.

Отмечено, что у всех образцов сметаны после созревания консистенция однородная, в меру густая (более густая для температуры сквашивания 38°С), сгусток плотный, без отделения сыворотки, вид глянцевитый; вкус и запах - чистый кисломолочный, сливочный, с выраженным ароматом, слегка щиплющий (при внесении 10% закваски), без посторонних привкусов и запахов; цвет - белый, равномерный по всей массе.

Изучены эффективная вязкость неразрушенной структуры сгустка, степень разрушения и степень восстановления при температуре 18°С и выбранном градиенте скорости сдвига 48,6 с-1 образцов сметаны.после сквашивания, которое проводилось при температуре 30°С и 38°С и внесении 5; 7,5 и 10% поликомпонентной закваски. Отмечено, что массовая доля вносимой закваски практически не оказывает влияния на реологические показатели, тем не менее, с увеличением количества вносимой закваски вязкость неразрушенной структуры сгустка возрастает от 1,521 Па-с до 1,593 Па-с для 30°С и от 1,584 Па-с до 1,630 Па-с для 38°С; степень разрушения, степень восстановления остаются практически на том же уровне: (35,3-36,1)% и (43,8-44,5)%, (12,6-12,8)% и (10,7-11,0)% для температур сквашивания 30°С и 38°С, соответственно.

Поэтому дальнейшие сравнительные исследования йеологических показателей были проведены с наименьшей массовой долей вносимой закваски - 5%. В качестве контроля использовали традиционно используемую закваску КД, содержащую мезофильные лактококкн. Показано, что эффективная вязкость неразрушенной структуры сгустка сметаны, полученной на основе разработанной закваски, была не ниже, чем для сметаны, полученной с применением закваски КД при всех градиентах скорости сдвига. Темп разрушения структуры сгустка составлял для сметаны с бифидобактериямн 0,539 и 0,602, для сметаны с контрольной закваской - 0,548 и 0,613; предельное напряжение сдвига сметаны с бифидобактериямн было 8,3 и 11,4 Па, сметаны с контрольной закваской - 7,2 и 10,2 Па после сквашивания при температурах 30°С и 38°С, соответственно. Показатели тиксозропных свойств сгустка для сметаны с бифидобактерия'ми были на уровне этих показателей для сметаны, полученной на основе закваски КД.

С целью повышения санитарной безопасности продукта исследовано влияние состава микрофлоры (поликомпонентная закваска в сравнении с закваской КД), дозы вносимой закваски (5; 7,5; 10%) и температуры сквашивания 30°С и 38°С на размножение бактерий группы кишечных палочек в процессе производства и хранения сметаны. Использовали тест-ыикроорганизм Е. coli В-125, начальная концентрация которого во всех образцах составляла 100-200 клеток в 1 см3. Контролем служили сливки, инфицированные тест-культурой, без закваски.

Выявлено, что за время сквашивания и созревания сметаны количество бактерий кишечной палочки возрастало в контроле в 10 000-50 000 раз, в то время как в сметане их количество увеличивалось в 10-100 раз для температуры сквашивания 30°С и в lT)-200 раз для температуры сквашивания 38°С. Показано, что закваска с бифидобактериямн оказывает более выраженное ингибирующее действие, чем закваска КД: количество бактерий кишечной палочки в сметане после созревания уменьшалось по сравнению с контролем при использовании закваски КД в сотни раз, при использовании поликомпонентной закваски - в сотни-тысячи (для температуры сквашива-

ния 30°С) и тысячи-десятки тысяч раз (для температуры сквашивания 38°С). Установлено, что ингибирующее действие на кишечную палочку повышается с увеличением дозы вносимой иоликомпонентной закваски с 5% до 10% , однако, состав микрофлоры закваски оказывает большее влияние на развитие Е. coli, чем массовая доля вносимой закваски. В процессе хранения сметаны при температуре (6±2)°С в течение 72ч наблюдалось отмирание кишечной палочки почти до исходного уровня обсеменения (с закваской типа КД) или ниже (с поликомпонентной закваской), тогда как в контроле отмирание было незначительно.

Изучение основных производственно-ценных свойств сметаны, полученной с применением поликомпонентной закваски, в процессе хранения при температуре (6±2)°С показало, что после 72ч хранения логарифм количества клеток бифидобактерий в 1 см3 находится на уровне (7,02-7,52) и (7,15-7,76); титруемая кислотность - (82-86)°Т и (76-80)°Т для образцов сметаны, полученных при температурах сквашивания 30°С и 38°С, соответственно. Изучение реологических свойств показало, что вязкость, измеренная при 8°С и единичном значении градиента скорости сдвига, после 24ч хранения увеличивается, после 48 и 72ч остается практически на том же уровне.

Таким образом, результаты исследований показали, что с использованием поликомпонентной закваски можно вырабатывать сметану термостатным и резервуарным способом по традиционной и ускоренной технологии, которая обладает хорошими органолегггическими и реологическими показателями, повышенной санитарной безопасностью и содержит количество клеток бифидобактерий после созревания на уровне 10'-10® в 1 см3, а поэтому ее можно рекомендовать для профилактического питания. Установлено, что в процессе хранения качество и профилактические свойства продукта не изменяются.

выводы

1. Выделены штаммы бифидобактерий Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 и Bifidobacterium longum ВГБ-21, обладающие комплексом биотехнологн-ческих свойств и выраженной антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

2. Подобрана композиция сочетающихся штаммов бифидобактерий трех видов: В. adolescentis В-1, В. bifidum ГСБ-15, В. longum ВГБ-21.

3. Установлено, что сохранение производственно-ценных свойств ме-зофильных лактококков зависит от стабильности плазмидного профиля. Отобраны сочетания биохимически активных штаммов L, lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis 15э и L. lactis ssp. cremoris H-98, H-61, 52, стабильно сохраняющих свойства в процессе пассажей.

4. Изучено влияние технологических параметров на показатели качества закваски, состоящей из трех видев бифидобактерий В. adolescentis В-1, В. bifidum ГСБ-15, В. longum ВГБ-21 и двух видов мезофильных лактококков. Установлено, что температура сквашивания при получении поли-комлонеитной закваски с бифидобактериями должна быть 33°С и массовая доля вносимых культур бифидобактерий - 50%.

5. Установлено, что соединение бифидобактерий и мезофильных лактококков необходимо проводить на этапе получения производственной по-ликомпонептаой закваски, которая должна при этом иметь следующие показатели:

- титруемая кислотность, не более

- продолжительность сквашивания молока с ростовой добавкой

при внесении 5% культур, не более

- влагоудерживающая способность, не более

- количество клеток в 1 см5, не менее

(8 ч 2,5 cms

100Т

бифидобактерий мезофильных лактококков

Ю8 10»

6.. Разработана технология получения поликомпонентной закваски для сметаны.

7. Показана возможность использования поликомпонентной закваски для производства сметаны по традиционной и ускоренной технологии. Полученная сметана содержит не менее 107 жизнеспособных клеток бифи-добактерий в 1 см3, что позволяет рекомендовать ее для профилактического питания.

8. Установлено, что сметана, полученная на основе разработанной закваски, обладает выраженным ингибирующим действием на бактерии группы кишечных ' палочек, позволяющим повысить ее ' санитарно-эпидемиологическую безопасность.

9. Разработан проект технологической инструкции по приготовлению поликомпонентной закваски с бифидобактериями для сметаны.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Сравнительная характеристика различных, видов культур по синерезису / Ганина В.И., Тихомирова H.A., Горина Т.А. и др. // Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств: Тез. докл. науч. чтен. памяти акад. Горбатова A.B. - М.: МГАПБ, 1996. - С.71

2. Шалыгина A.M., Ганина В.И., Горина Т.А. Влияйие низких'температур на биотехнологические свойства сублимированной культуры бифидобакте-рий И Научное наследие проф., д.т.н. Э.И. Каухчешвняи: Тез. докл. к науч. чтен. - М.: МГУПБ, 1997.- С.59

3. Шалыгина A.M., Ганина В.И., Горина Т.А. Разработка многокомпозиционной закваски для кисломолочных продуктов профилактического назначения // Научные и практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания: Тр. уч-ков 1-й Междунар. конф. - М.: Пищепромиздат, 1997. - С.32-33

4. Перспективы использования генетических методов в прогнозировании биотехнологических свойств молочнокислых .бактерий / Ганина В.И.,

20

Шалыгина A.M., Горина Т.А. и др. II Изв. вузов. Пищ. технология. - 1997. -№4-5.-С.19-21

5. Ганина В.И., Горина Т.А. Повышение биологической ценности и улучшение санитарно-гигиенических показателей сметаны // Научно-технический прогресс в агроиндусгрии. - Сб. науч. тр. - Москва-Ялта. -1997. - С.33 7. Влияние бифидобактерий на развитие некоторых возбудителей пищевых инфекций / Шалыг ина A.M., Ганина В.И., Горина Т.А. и др. II Там же.-ч.2.-

6. Горина Т.А. Роль микрофлоры закваски в повышении санитарной безопасности сметаны II Актуальные проблемы вегеринарно-санитарного контроля сельскохозяйственной продукции: Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-прахт. конф,- М.: МГУПБ, 1997.- ч. 1. - С.63

8. Разработка технологии биосметаны, обогащенной несколькими видами бифидобактерий / Шалыгина A.M., Ганина В.И., Крусь Г.Н., Горина Т.А. И Пища.Экологня.Человек.: Мат-лы второй междунар. науч.-техн. конф. - М.: МГУПБ, 1997. - С. 67

Автор выражает благодарность за оказанное содействие и помощь в проведении генетических исследований сотрудникам Государственного НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов Суходольцу В.В. и Калининой Н.А.

С.126

ГПП «Печатник» Зак. 237 - 100