автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка закваски для йогурта, обладающей низкой постокислительной активностью и продуцирующей экзополисахариды

На правах рукописи

005060202

АБРАМОВА АНАСТАСИЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ЗАКВАСКИ ДЛЯ ЙОГУРТА, ОБЛАДАЮЩЕЙ НИЗКОЙ ПОСТОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ И ПРОДУЦИРУЮЩЕЙ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДЫ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з о май 2013

Москва 2013

005060202

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Семенихина Вера Филатовна

Официальные оппоненты:

Донская Галина Андреевна доктор биологических наук, старший научный сотрудник ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии Заведующая лабораторией ресурсосберегающих процессов и специальной тематики

Сорокина Нинель Петровна кандидат технических наук ФГУП «Экспериментальная биофабрика», директор

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИКОП Россельхозакадемии)

Защита диссертации состоится «2 С» а. 2013г. в Ь"; ООчасов

на заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии.

Автореферат разослан « » О-Х_2013г.

Ученый секретарь диссертационного совет кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Кисломолочные продукты в силу специфических свойств и направленного воздействия на организм человека приобретают все большую популярность во всем мире. В основе производства кисломолочных продуктов лежат микробиологические процессы. Следовательно, качество кисломолочных продуктов зависит от качества заквасок, используемых для их производства, что в свою очередь определяется свойствами микроорганизмов, входящих в их состав.

Научные основы по биотехнологии кисломолочных продуктов изложены в трудах Богданова В.М., Банниковой JI.A., Королевой Н.С., Семенихиной В.Ф., Рожковой И.В., Пятницыной И.Н., Ганиной В.И., Зобковой З.С., Задояны С.Б., Максимовой А.К., Грудзинской Э.Е. и других.

Успешное выполнение молочнокислыми бактериями своих функций возможно при их быстром росте в молоке, что характеризуется способностью к сбраживанию молочного сахара и устойчивостью к бактериофагам.

В последние годы увеличивается объем производства кисломолочных продуктов с длительным сроком хранения. Одним из главных показателей, снижающих качество кисломолочных продуктов в процессе хранения, является излишняя кислотность. Поэтому важное значение приобретает отбор культур по кислотообразующей активности в процессе хранения, т.е. обладающих низкой постокислительной активностью.

Для улучшения реологических показателен кисломолочных продуктов и увеличения срока нх годности применяют различные полисахариды природного происхождения. В связи с этим в последние годы уделяется большое внимание закваскам молочнокислых бактерий, синтезирующих экзополисахариды, которые могут стать источником пищевых добавок, улучшающих реологические показатели кисломолочных продуктов, а также способствующих адгезии пробиотических микроорганизмов на стенках кишечника. Поэтому работа, направленная на отбор культур молочнокислых бактерий, синтезирующих экзополисахариды и обладающих низкой

постокислительной активностью, и создание заквасок для йогурта с использованием этих культур является актуальной.

Цель и задачи исследования:

Целью диссертационной работы является разработка новых отечественных заквасок для производства йогурта, обладающих низкой постокислителыюй активностью и продуцирующих экзополисахариды.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

Исследовать штаммы Streptococcus thermophilic и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus по способности продуцировать экзополисахариды и отобрать штаммы с повышенным содержанием экзополисахаридов;

Исследовать штаммы Streptococcus thermophilic и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus по постокислительной активности и отобрать штаммы, обладающие низкой постокислителыюй активностью;

Исследовать влияние сублимационной сушки на активную кислотность, условную вязкость и содержание экзополисахаридов в хранении в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilic,

Исследовать влияние сезонов года на изменение активной кислотности, условной вязкости и содержание экзополисахаридов в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilic.

Разработать закваски для йогурта, обладающие низкой постокислительной активностью и продуцирующие экзополисахариды;

Провести опытную выработку йогурта с использованием разработанной закваски.

Научная новизна:

- Получены новые экспериментальные данные по постокислителыюй активности, условной вязкости и синтезу экзополисахаридов штаммами Streptococcus thermophilic и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, которые были использованы при отборе культур для заквасок для йогурта;

- Разработаны закваски для йогурта, состоящие из Streptococcus thermophiliis и Lactobacillus delbrueckii ssp. buJgaricus, обладающие низкой постокислительной активностью и продуцирующие экзополисахариды;

- Установлены изменения по сезонам года активной кислотности, условной вязкости, содержания экзополисахаридов, продуцируемых Streptococcus thermophiliis',

- Установлены изменения активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов в заквасках после сублимационной сушки и в процессе хранения в течение 6 месяцев.

Практическая значимость работы. Проведена опытная выработка кисломолочного продукта «Йогурт» с использованием разработанной закваски, что подтверждено актом выработки. По результатам работы разработаны и утверждены технические документации:

- Изменение №3 к ТУ 9229-369-0041-9785-04 «Закваски, бактериальные концентраты, дрожжи и тест-культуры»

- Изменение №3 к «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Международном научно-практическом семинаре "Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства" (23 апреля 2010 г.) г. Омск; на конференции «Разработка и широкая реализация современных технологий производства, переработки и создания пищевых продуктов» г. Волгоград, 2009г.; на Всероссийском смотр-конкурсе лучших пищевых продуктов, продовольственного сырья и инновационных разработок, г. Волгоград, 20 Юг; на Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов», Углич 2010г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Стпуктупа и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы (204 наименования источников, в том числе Д1 работ зарубежных авторов) и приложений.

Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, включающего 9 таблиц, 22 рисунков и 24 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации,

сформулированы задачи работы, ее научная новизна и практическая значимость.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований

Проведен анализ литературы по теме диссертации. Дана общая характеристика функциональных продуктов и пробиотиков, описаны применяемые закваски в производстве кисломолочных продуктов, показаны свойства йогурта. Приводятся данные о свойствах экзополисахаридов, продуцируемых молочнокислыми бактериями, о путях их использования при производстве кисломолочных продуктов, о терапевтических свойствах экзополисахаридов. На основании проведенного обзора литературы сформулированы цели и задачи исследований.

Глава 2 Организация работы, объекты и методы исследования

Представлена схема проведения эксперимента, показаны методы и объекты исследований.

Экспериментальная часть диссертации проводилась на базе Центральной лаборатории микробиологии ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии в рамках «Плана фундаментальных и приоритетных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению АПК на 20112015гг.», а также в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы», государственный контракт № 12.527.11.0008.

Для исследования использовались штаммы Streptococcus ¡hemophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, которые были отобраны по следующим физико-химическим и технологическим параметрам:

Время сквашивания стерилизованного молока выбранными штаммами определяли по образованию плотного сгустка до достижения кислотности (75±5)°Т.

Активную кислотность сгустков определяли потенциометрическим методом по ГОСТ 26781-85.

Условную вязкость сгустков, образуемую штаммами, определяли по ГОСТ 8420-74. За условную вязкость принимали время непрерывного течения в секунду определенного объема испытуемого материала.

Постокислительную активность у штаммов определяли по разнице между рН после сквашивания и после хранения сквашенных сгустков в течение 28 суток.

Количество экзополисахаридов определяли по методике Duboc (фенол-серный) в нашей модификации.

Кислотообразующую активность у штаммов определяли на приборе fedbatch-pro фирмы DASGIP.

Сублимационную сушку проводили на приборе The Labconco FreeZone.

Все измерения проводились в 3-5 кратной повторности. Результаты экспериментальных исследований обрабатывали с использованием персонального компьютера с помощью программных приложений Microsoft Excel и Statistica при использовании критерия Стьюдента.

Научные исследования проводили по приведенной схеме на рисунке 1.

Разработка заквасок для йогурта (Streptococcus themophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus), обладающих низкой постокислительной активностью и продуцирующих экзополисахариды (1,2,3*4)

1

Опытно-промышленная выработка продукта с использованием разработанной закваски

(1,4,5,6,7,8,9,10)

Определяемые показатели:

1 - Содержание экзополисахаридов

2 - Вязкость

3 - Активная кислотность

4 - Постокислительная активность

5 - Количество молочнокислых микроорганизмов

6 - Плесневые грибы

7 - Дрожжи

8- Бактрии группы кишечных палочек

9 - Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы

10 - S. aureus

Разработка изменений к «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов» и ТУ 9229-369-0041-9785-04 «Закваски, бактериальные концентраты, дрожжи и тест-культуры»

Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

ГЛАВА 3. Исследование физико-химических и технологических свойств штаммов молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus н Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus 3.1 Исследование активности сквашивания, активной кислотности, условной вязкости, постокислителыюй активности и содержания экзополисахаридов, продуцируемых штаммами Streptococcus thermophilus Для исследования были отобраны 36 штаммов Streptococcus thermophilus из коллекции Центральной лаборатории микробиологии.

На первом этапе исследований определяли активность сквашивания восстановленного стерилизованного молока (кислотность 18±2°Т) разными штаммами Streptococcus thermophilus до образования сгустка кислотностью (75±5)°Т. Для изучения данного показателя определяли время, за которое штаммы сквашивали 100 см3 восстановленного стерилизованного молока. Температура сквашивания (42±2)°С, количество вносимой закваски составило 1% от заквашиваемого количества молока.

Анализ экспериментальных данных показал, что у 66,66% из 36 исследованных штаммов молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus продолжительность сквашивания составляла от 4 до 6 ч, у 22,22% штаммов - от б до 7 ч, у 11,11% - более 7 ч.

Далее определяли активную кислотность сгустков, образованных штаммами Streptococcus thermophilus.

Анализ данных показал, что у 19,44% изучаемых штаммов pH за 8 часов сквашивания составил менее 4,4 ед. pH, у 77,77% - в пределах от 4,4-4,8 ед. pH, у 2,77% - более 4,8 ед. pH. По данным C.Beal, J.Skokanova, E.Latrille, N.Martin and G.Corrieu оптимальным для синтеза экзополисахаридов в йогурте является pH 4,4-4,8. Поэтому в дальнейших исследованиях для отбора штаммов по показателю активной кислотности был выбран диапазон в пределах 4,4-4,8 ед. РН.

В ходе эксперимента установлено, что у 44,44% изучаемых штаммов условная вязкость была менее 60 с, у 38,88% - от 60 до 100 с, у 16,66% - более 100 с.

При производстве йогурта используют штаммы Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrtieckii ssp. bulgaricus, обладающие высокой или умеренной кислотообразующей активностью, оптимальным значением рН (4,4-4,5) или титруемой кислотностью (75±5°Т), продолжительностью сквашивания 4-6 ч.

Показатели постокислителыюй активности при хранении культур в течение 28 суток у 36 штаммов Streptococcus thermophilus выглядели следующим образом: в 41,66% случаях снижение значений активной кислотности составило от 0,10-0,30 ед. рН, в 22,22% случаях снижение значений составило от 0,30-0,40 ед. рН, в 36,11% случаях значение составило свыше 0,40 ед. рН. Через 28 суток хранения активная кислотность составила у 44,44% штаммов - 4,50-4,22 ед. рН, у 36,11% штаммов - 4,22-3,97 ед. рН, у 19,44% штаммов — менее 3,97 ед. рН.

Анализ экспериментальных данных показал, что из 36 исследованных штаммов Streptococcus thermophilus содержание экзополисахаридов составило у 13,88% - менее 50 мг/дм3; у 55,55% находилось в пределах от 50 до 100 мг/дм3; у 30,55% штаммов - от 100 до 150 мг/дм3. Эти данные согласуются с данными Cerning J. и др.

Коэффициент корреляции между условной вязкостью заквасок и содержанием экзополисахаридов, продуцируемых разными штаммами Streptococcus thermophilus, составил 0,49 ед., что свидетельствует о средней степени корреляции между этими показателями, что подтверждается данными исследований ряда авторов Cerning et al (1990), Zourari, Accolas, & Desmazeaud (1992).

Данные по всем исследуемым параметрам представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Частота встречаемости культур из коллекции штаммов Streptococcus thermophilus __

Показатели Интервал значений Частота встречаемости культур из коллекции, %

Активность, ч > 4 < 6 66,66

>6 <7 22,22

>7 11,11

Активная кислотность, рН <4,4 19,44

>4,4 <4,8 77,77

>4,8 2,77

Условная вязкость, с <60 44,44

>60< 100 38,88

> 100 16,66

Постокислительная активность. рН,±Д >0,10 <0,30 41,66

> 0,30 < 0,50 22,22

>0,40 36,11

Содержание экзополисахаридов, мг/дм3 <50 13,88

> 50 <100 55,55

>100<150 30,55

На основании проведенных исследований были отобраны штаммы

Streptococcus thermophilus с низкой постокислительной активностью, снижение которой составило не более 0,25 ед. pH, продуцирующие количество экзополисахаридов не менее 100 мг/дм3, сквашивающие молоко за 4-5 часов до значений pH 4,4-4,5, обладающие условной вязкостью более 90 секунд (таблица 2).

Таблица 2 - Штаммы Streptococcus thermophilus, отвечающие требуемым свойствам _

Номер штамма Активность, ч Активная кислотность, РН Условная вязкость, с Постокислительная активность, pH ±Д Содержание экзополисахаридов, мг/дм3

48 5,1±0,1 4,44±0,03 95,0±11,3 0,22 150,1 ±9,2

132 5,1±0,1 4,46±0,06 103,6±6,3 0,15 126,0±4,3

165 4,1 ±0,1 4,46±0.09 118,6±3,6 0,13 143,3±6,4

Ич 4,3±0,2 4,44±0,02 99,7±2,9 0,21 100,0±9,4

2кс 4,2±0,2 4,48±0,03 128,6±4,6 0,20 147,1 ±6,1

14t 5,0±0,1 4,54±0,02 105,0±5,7 0,23 143,1 ±2,2

St.H. 5,0±0,1 4,50±0,01 103,0±4,2 0,14 141,1±5,4

ВС227 4,0±0,1 4,48±0,01 101,0±3,0 0,25 84,6±6,6

На рисунке 2 приведены данные по изменению активной кислотности,

отобранных штаммов Streptococcus thermophilus, при культивировании в

и

восстановленном стерилизованном обезжиренном молоке в течение 24 часов при температуре (42±2)°С.

1 з 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

__._Время, ч______

I -<в -132 165 • 1t4 ---2кс 14t -St.H. -ВС227 |

Рисунок 2 - Динамика изменения рН при культивировании Streptococcus thermophilus в молоке при температуре (42±2)°С

Результаты исследования показали, что резкое снижение кислотности происходит в первые 5 часов, далее кислотность продолжает плавно снижаться до 13 часов и в дальнейшем остается до 24 часов практически постоянной. 3.2 Исследование активности сквашивания, активной кислотности, условной вязкости, постокислителыюй активности и содержания экзополисахаридов в образцах, сквашенных штаммами Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus Для исследования были выбраны 10 штаммов Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.

Экспериментально были исследованы следующие показатели: активность сквашивания, активная кислотность, условная вязкость, постокислительная активность, содержание экзополисахаридов.

Активность сквашивания у 60,0% изучаемых штаммов Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus составила от 5 до 6 ч, у 40,0% - более 6 ч.

Наиболее сильной кислотообразующей способностью обладают штаммы ЬасюЬасШш сЫЬтесЫ ввр. Ьи^апсш 13п, Як, Г4, которые через 8 часов достигают значений 3,90±0,09 ед. рН, 3,85±0,09 ед. рН и 3,95±0,07 ед. рН, соответственно. Умеренной кислотообразующей способностью обладали штаммы 52, В10, 6БЬ 29, достигающие значений 4,60±0,04 ед. рН, 4,63±0,11 ед. рН, 4,85±0,06 ед. рН и 4,50±0,09 ед. рН, соответственно, в течение того же времени (рис. 3).

_Исследуемые штаммы_

I □ 13п □ 81 ш 52 а Як ПВ10 ОЛ37/7 ОГ4 а 2 П6Б1 а29^

Рисунок 3 - Активная кислотность в образцах, сквашенных разными штаммами Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus при культивировании в течение 8 часов

Исследования 10 штаммов Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus показали, что самая низкая условная вязкость была у штаммов: 52, В10. Л37/7, Г4,2 равная 15,1±3,2 с, 16,6±3,1 с, 20,0±4,11 с, 17,2±1,1 с и 22,1±3,1 с, соответственно. Относительно высокой условной вязкостью обладали образцы, сквашенные штаммами Lactobacillus delbmeckii ssp. bulgaricus Як, 29,13n, 6Б] и 81 и имели значения - 56,3±5,2 с, 54,0±4,4 с, 53,3±3,1 с, 51,3±2,2 с и 40,0±4,4 с, соответственно.

После 28 суток экспозиции 10 штаммов Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus отмечено: в 30% случаях снижение значений активной кислотности составило от 0,10 ед. рН до 0,30 ед. рН, в 20% случаях снижение значений составило от 0,30 ед. рН до 0,50 ед. рН, в 50% случаях изменение составило свыше 0,50 ед. рН. После 28-ми суток

хранения активная кислотность составила у 30% штаммов - 4,50-4,00 ед. рН, у 40% штаммов - 4,00-3,50 ед. рН, у 30% штаммов - менее 3,50 ед. рН.

Анализ результатов исследования показал, что наибольшее содержание экзополисахаридов продуцируют штаммы Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus 13n, Як, 29, 81, 6Б1 равное 62,6±4,1 мг/дм3, 68,6±3,2 мг/дм3, 68,4±4,1 мг/дм3, 51,3±4,3 мг/дм3 и 58,6±4,2 мг/дм3, соответственно. Наименьшее содержание экзополисахаридов было выявлено у штаммов 52, В10, J137/7, Г4, 2 равные 33,2±4,1 мг/дм3, 36,4±5,1 мг/дм3,40,1±4,1 мг/дм3,38,2±4,1 мг/дм3 и 43,3±3,2 мг/дм3, соответственно.

Коэффициент корреляции содержания экзополисахаридов и условной вязкости у Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus составил 0,98, что говорит о высокой корреляционной зависимости между этими показателями.

На рисунке 4 приведены данные по изменению активной кислотности штаммов Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus при культивирован™ в восстановленном стерилизованном молоке в течение 24 часов при температуре (42±2)°С.

13П-81-52-Як-В10 Л 37/7-Г4-2-6Б1_29

Рисунок 4 - Динамика изменения рН при культивировании Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus в молоке при температуре (42±2)°С

Результаты показывают, что наибольшее изменение активной кислотности в течение 24 часов отмечается у штаммов 13п, Як, 29, JI37/7, Г4, 81 и достигает в среднем 3,41 ±0,04 ед. рН. Наименьшее снижение активной кислотности в течение 24

часов отмечается у штаммов 52,6Б1 и В10 и достигает 4,42±0,11 ед. рН, 4,16±0,01 ед. рН и 3,98±0,03 ед. рН, соответственно.

На основании проведенных исследований были отобраны 3 штамма Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus по следующим показателям -продолжительность сквашивания не более 5 часов, активная кислотность не более 4,00 ед. рН., снижение постокислителыюй активности не более 0,25 ед. pi I (таблица 3).

Таблица 3 - Штаммы Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, отвечающие требуемым свойствам

Номер штамма Активность, ч Активная кислотность, pH Условная вязкость, с 1 Іостокислительная активность, ед. pH ±А Содержание экзополисахаридов, мг/дм3

52 5,1±0,1 4,60±0,04 15,1±3,2 0,26 33,2±4,1

6Б1 5,2±0,1 4,85±0,06 51,3±2,2 0,46 58,6±4,2

BIO 5,0±0,2 4,63±0,11 16,б±3,1 0,49 36,4±5,1

3.3 Изменение активной кислотности, условной вязкости и содержания экзонолисахаридов после сублимационной сушки в процессе хранения в течение 6 месяцев в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus

thermophilus

Для исследования были отобраны штаммы Streptococcus thermophilus 48, 132, 165, Ич, 2кс, 14 t, St.H., BC227.

Активная кислотность, условная вязкость и содержание экзополисахаридов определялись до сушки, после сушки и ежемесячно в течение 6 месяцев хранения.

В ходе исследований было установлено, что активная кислотность в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, в процессе хранения изменяется незначительно (рис. 5).

Рисунок 5 - Изменение активной кислотности в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, после сублимационной сушки и в процессе хранения в течение 6 мес. при температуре минус (18±2)°С

Снижение условной вязкости в процессе хранения в течение 6 месяцев отмечалось у всех исследуемых штаммов Streptococcus thermophilus от 10% до 52% (рис. 6).

165 1t4 2кс 14t Исследуемые штаммы

Рисунок 6 - Изменение условной вязкости в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, после сублимационной сушки и в процессе хранения в течение 6 мес, при температуре минус (18±2)°С

Результаты исследований показывают снижение содержания •жзополисахаридов у всех исследуемых штаммов Я/гер^соссю IНегторИНш после сублимационной сушки по истечении 6 месяцев хранения от 17% до 33% (рис. 7).

160

140

<¡0

-5 120

5

со

і 100

80

S

60

40

20

□ До высушивания

□ После высушивания

□ 1 мес. хранения

□ 2 мес. хранения

□ 3 мес. хранения

0 4 мес. хранения

□ 5 мес. хранения

□ 6 мес. хранения

48 132 165 1t4 2кс 14t Исследуемые штаммы

St.H. ВС227

Рисунок 7 - Изменение содержания -жзополисахаридов, продуцируемых штаммами Streptococcus thermophilus, в образцах после сублимационной сушки и в течение б мес. хранения при температуре минус (18±2)°С

В ходе исследований влияния сублимационной сушки на активную кислотность, условную вязкость и содержание экзополисахаридов у штаммов было установлено, что из 8 изученных штаммов Streptococcus thermophilus 2 штамма не сохранили свои свойства по данным показателям. Для дальнейших исследований было отобрано 6 штаммов Streptococcus thermophilus, которые незначительно изменяли свои свойства после сублимационной сушки по истечении 6 месяцев хранения.

3.4 Влияние сезонов года на изменение активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов в образцах, сквашенных Streptococcus thermophilus

Для заквашивания использовали два вида пастеризованного молока: пастеризованное цельное и пастеризованное восстановленное молоко. Для получения восстановленного молока была отобрана одна партия сухого молока, которая в дальнейшем использовалась в течение года.

Анализ полученных результатов показал, что в образцах цельного пастеризованного молока, сквашенных исследуемыми штаммами Streptococcus thermophilus, в весенний период (с марта по апрель) отмечено снижение кислотообразующей активности (в среднем с 4,46 до 4,65 ед. pH), что свидетельствует о снижении активности заквасок. В остальные сезоны года значительных изменений pH не наблюдалось. В образцах восстановленного пастеризованного молока, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, значения активной кислотности оставались неизменными в течение всего года (рис. 8).

И Восстановленное молоко-зима

О Цельное молоко-зима

Восстановленное молоко-весна

4,3

165 1t4 2 КС St.H.

Исследуемые штаммы

Рисунок 8 - Динамика изменений активной кислотности в образцах, сквашенных Streptococcus thermophilus; в течение года

18

В период с мая по август отмечались высокие показатели условной вязкости на цельном пастеризованном молоке - 126 с. В весенний период отмечается снижение условной вязкости сгустков до 104,5 с. Значешм условной вязкости в образцах восстановленного пастеризованного молока, сквашенного штаммами Streptococcus ¡hemophilus, оставались на одном уровне в течение всего года.

Анализ данных по изменению содержания экзополисахаридов показал, что их количество у штаммов Streptococcus ¡hemophilus lt4 и ВС227 изменялось по сезонам года незначительно, как при использовании цельного пастеризованного молока, так и восстановленного пастеризованного молока и равнялись значениям 84,5 мг/дм3 и 84,75 мг/дм3, 99,25 мг/дм3 и 99,75 мг/дм3, соответственно. Другие штаммы показали, что максимальное содержание экзополисахаридов для цельного пастеризованного молока отмечалось в мае-августе и составило 149,25 мг/дм3. В марте-апреле отмечалось незначительное снижение содержания экзополисахаридов для цельного пастеризованного молока и составило 129,5 мг/дм3. Для образцов, сквашенных на восстановленном пастеризованном молоке, содержание экзополисахаридов находилось в течение года на одном уровне и составляло 139,25 мг/дм3.

Проведенные нами исследования подтверждают чувствительность молочнокислых бактерий к сезонным изменениям качества молока. Установлено, что для приготовления закваски для производства кисломолочных продуктов со стабильными показателями в течение года, следует пользоваться восстановленным молоком, полученным из сухого молока, отобранного по микробиологическим и физико-химическим показателям.

4. Разработка заквасок для йогурта, обладающих низкой постокислитсльной активностью и продуцирующих экзополисахариды, состоящие из штаммов молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus В исследованиях, описанных в главе 3, были отобраны 6 штаммов Streptococcus thermophilus и 3 штамма Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, обладающих низкой постокислитсльной активностью и соответствующих

выбранным критериям, таким как: активность сквашивания, активная кислотность, условная вязкость, содержание экзополисахаридов.

Были составлены и исследованы 18 заквасок, из которых выбраны 4, обладающие низкой постокислительной активностью, высокой условной вязкостью и продуцирующие экзополисахариды (таблица 4).

Таблица 4 - Физико-химические показатели заквасок

Закваска Условная вязкость, с Содержание экзополисахаридов, мг/дм3 Постокислительная активность, рН, ±Д

ТВэ, 190±5,6 176±5,1 0,22

ТВэ2 205±6,0 203±4,1 0,18

ТВэ, 155±4,8 143±3,2 0,24

ТВэ4 150±4,5 141±4,3 0,30

В результате исследований постокислительной активности заквасок на протяжении 28 суток при температуре хранения (4±2)°С было выявлено, что у закваски ТВэ4 наибольшее снижение активной кислотности составило 0,30 ед. рН, соответственно, что может неблагоприятно сказаться на качестве готового продукта в хранении.

На основании анализа исследуемых параметров (условная вязкость, постокнслительная активность, содержание экзополисахаридов) были выбраны закваски, состоящие из штаммов Streptococcus thermophilic и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus. Этим закваскам присуще высокое содержание экзополисахаридов, высокие значения условной вязкости, низкая постокислительная активность. Этим требованиям соответствуют закваски ТВЭ], ТВэ2, ТВэ3 и могут быть рекомендованы как наиболее стабильные закваски для производства йогурта с длительным сроком хранения.

Важным критерием при хранении кисломолочных продуктов является изменение количества молочнокислых бактерий на протяжении всего процесса хранения. В соответствии с ГОСТ 51331-99 количество молочнокислых бактерий в йогурте на конец срока годности должно быть не менее 1*107 КОЕ/см3. Для исследования данного показателя в составленных нами заквасках ТВэь ТВэ2, ТВэз было изучено изменение количества молочнокислых бактерий в течение 28 суток в кисломолочных продуктах. Во всех исследуемых образцах

количество молочнокислых бактерий через 28 суток хранения составило не менее 1*107 КОЕ/см3, что соответствует ГОСТу 51331-99 (рис. 9).

Рисунок 9 - Количество молочнокислых бактерий в образцах, сквашенных разработанными заквасками

Селекцию культур молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bitlgaricus и составление закваски для йогурга проводят согласно «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок дня кисломолочных продуктов» (рис. 10). В результате проведенной работы нами отобраны штаммы Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, обладающие низкой постокислителыюй активностью, продуцирующие экзополисахариды и разработаны закваски для йогурта с длительным сроком годности.

Разработано изменение №3 к «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов» в которую внесены изменения, касающиеся определения следующих показателей при отборе культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus'.

- постокислительиая активность;

- содержание экзополисахаридов;

- условная вязкость.

Рисунок 10 - Схема получения закваски для йогурта 4.1 Выработка опытно-промышленной партии кисломолочного продукта

«Йогурт»

Закваска, разработанная с учетом необходимых требований по содержанию экзополисахаридов, условной вязкости и постокислительной активности, была использована для производства продукта «Йогурт» по ГОСТ Р 51331-99 (шшмм Streptococcus themophilus и Lactobacillus delbruechi ssp. bulgaricus).

При выработке кисломолочного продукта «Йогурт» закваску в количестве 1% вносили в предварительно пастеризованную (90±2)°С и охлажденную до (40±2)°С нормализованную смесь. Время перемешивания составляло 30 минут. Длительность сквашивания 4-6 часов при достижении кислотности сгустка (75±5)°Т, охлаждали до температуры (4±2)°С и хранили в течение 28 суток. Органолептические, микробиологические и физико-химические показатели выработанного продукта представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Органолептические, микробиологические и физико-химические

показатели выработанного продукта «Йогурт».

Наименование показателя Выработанный кисломолочный продукт

Внешний вид и консистенция Однородная, в меру вязкая.

Вкус и запах Кисломолочный, без посторонних запахов и привкусов

Цвет Молочно-белый равномерный по всей массе

Массовая доля жира, %, не менее 3,2

Массовая доля белка, %, не менее 3,2

Массовая доля сухих обезжиренных веществ молока, %, не менее 9,5

Анализируемые показатели До хранения Через 28 суток хранения

Содержание экзополисахаридов, мг/дм 203 185

Постокислительная активность, рН, ±Д 4,44 4,26

Кислотность, °Т 80±2 109±2

Количество молочнокислых микроорганизмов в 1 см3 продукта на конец срока годности продукта, КОЕ, не менее 1*108 1*10'

Плесневые грибы, КОЕ в 1 см3, не более Не обнаружены

Дрожжи, КОЕ в 1 см3, не более Не обнаружены

Бактерии группы кишечных палочек в 0,1 см3 продукта (БГКП) Отсутствуют в 0,1 см3

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 25 см3 продукта Отсутствуют в 25 см3

З.аигеиэ в 1 см3 продукта Отсутствуют в 1 см3

Из таблицы б видно, что исследуемые показатели через 28 суток

хранения соответствуют ГОСТ Р 51331-99 «Продукты молочные. Йогурты. Общие технические условия», что позволяет увеличить срок годности продукта до 21 суток. Показатели содержания экзополисахаридов и постокислительной активности в хранении в течение 28 суток изменялись незначительно и уменьшились по содержанию экзополисахаридов на 18 мг/дм3 и по постокислительной активности снижение составило не более чем 0,18 ед. рН, соответственно.

Выводы

1. Установлено, что все исследуемые штаммы молочнокислых бактерий продуцируют экзополисахариды, минимальное содержание которых в штаммах Streptococcus thermophilic составило 35,6 мг/дм3, максимальное - 150,1 мг/дм3; в штаммах молочнокислых бактерий Lactobacillus delbrtieckii ssp. bulgaricus минимальное содержание равно 33,2 мг/дм3, максимальное - 68,6 мг/дм3.

2. Отобраны 6 штаммов Streptococcus thermophilic и 3 штамма Lactobacillus delbrtieckii ssp. bulgaricus, обладающие низкой постокислительной активностью и продуцирующие окзополисахариды.

3. Определено, что после сублимационной сушки в процессе хранения в течение 6 месяцев штаммы молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilic (48, 132, 165, lt4, 2кс, 14t, St.H., BC227) снижали условную вязкость на 10,8152,5%, содержание экзополисахаридов снизилось на 17,30%-31,30%.

4. Выявлено, что в весенний период (март-апрель) отмечается снижение кислотообразующей активности, условной вязкости молочнокислых бактерий, что характеризуется продолжительностью времени сквашивания до 8 часов, что объясняется ухудшением качества молока.

5. Разработана закваска для йогурта {Streptococcus thermophilic и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus), обладающая низкой постокислительной активностью и синтезирующая экзополисахариды.

6. Проведена опытно-промышленная выработка йогурта с разработанной закваской.

7. Разработаны и утверждены Изменение №3 к ««Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов» и ТУ 9229-369-0041-9785-04 «Закваски, бактериальные концентраты, дрожжи и тест-культуры».

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Абрамова, A.A. «Подбор штаммов термофильного стрептококка но продуцированию ЭПС для улучшения качества йогурта» / A.A. Абрамова, В.Ф. Семешгаша // Живые системы и биологическая безопасность населения. - 2008. - с. 171-173

2. Абрамова, АЛ. «Исследование штаммов термофильного стрептококков по количеству сшгтезировэдшя ЭПС и получению повышенной вязкости» // Научное обеспечение молочной промышленности (ВНИМИ - 80 лет) / Всерос. науч.-исслед. ин-т молоч. пром-сти. - 2009. - С. 4-7

3. Абрамова АЛ. «Методы определения экзополисахаридов (ЭПС)» // Научное обеспечение молочной промышлешюсга (ВНИМИ - 80 лет) / Всерос. науч.-исслед. ин-т молоч. пром-сти. - 2009. - С. 8-12

4. Абрамова, АЛ. «Образование ЭПС термофильными молочнокислыми стрептококкамт> // Разработка и широкая реализация современных технологий производства, переработки и создания пищевых продуктов / Волгогр. науч.-исслед. технол. ин-т мясо-молоч. скотоводства и перераб. продукции животноводства. - 2009. -С. 329-331

5. Абрамова, АЛ. «Закваски с низкой постокислигелыюй активностью» / В.Ф. Семешшша, И.В. Рожкова, С.Г. Ботина, A.A. Абрамова // Молоч. пром-сть. - 2009. -№5.-С. 61-62

6. Абрамова, АЛ. «Влияние сублимационной сушки на синтез экзополисахаридов str. thermophilus» / В.Ф. Семешгаша, A.A. Абрамова // Научное обеспечение молочной промышленности. - 2010. - С. 152-156

7. Абрамова, A.A. «Исследование шпювационных технологий производства бактериальных концешратов и пробиотических продуктов на их основе» / В.Г. Будрик Т.А. Раскошная, О.В. Соколова, АЛ. Абрамова // Инновационные пути в разработке ресурсосберегающих технологий производства и переработки сельскохозяйственной продукции / Поволж. науч.-исслед. ин-т пр-ва и перераб. мясомолоч. продукции. -2010.-4.2.-С. 162-166

8. Абрамова, АЛ. «Разработка и производство заквасок и бактериальных концентратов для кисломолочных и пробиотических продуктов» / В.Ф. Семенихина, И.В. Рожкова, А.А. Абрамова // Материалы Международного научно-практического семинара "Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства" (23 апреля 2010 г.) / Ом. гос. аграр. ун-т. - 2010. - С. 242-245

9. Абрамова, А.А. «Определение генетических детерминантов, ответственных за проявление технологических свойств у стартовых культур молочнокислых бактерий: тестирование наличия генов синтеза экзополисахаридов у производственных штаммов Lactobacillus helveticus Научно-инновационный подход при моделировании технологического процесса производства заквасок прямого внесения» / С.Г. Батина, А.А. Абрамова, Т.А. Раскошная, В.В. Зинченко, Н.В. Коробан, М.М. Бабыюш // Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» Углич. - 2010. - С. 30-34

10. Абрамова, А.А. «Разработка заквасок с длительным сроком хранения» / В.Ф. Семенихина, И.В. Рожкова, А А. Абрамова // Молочная река. - 2012. -№3. - С. 46-48 И. Абрамова, АЛ. «Подбор бактериальных культур для производства йогурта с длительным сроком хранения» / В.Ф. Семенихина, И.В. Рожкова, А.А. Абрамова // Вестник ОрелГАУ - 2013. -№2. - С. -180-183

ООО «Хорошая Типография» Подписано в печать 22.05.13. Тираж 100 экз. Адрес: Москва, ул. Валовая, д. 14, стр. 8 Тел.:+7 (495) 940-70-17 E-mail: 2202758@mail.ru www.niceprint.ru

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ГНУ ВНИМИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) 04201157776 На правах рукописи

АБРАМОВА АНАСТАСИЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ЗАКВАСКИ ДЛЯ ЙОГУРТА, ОБЛАДАЮЩЕЙ НИЗКОЙ ПОСТОКИСЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ И ПРОДУЦИРУЮЩЕЙ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДЫ

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, Заслуженный деятель науки Семенихина В.Ф.

Москва 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................... 6

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований................................. 9

1.1 Функциональное питание - эффективный фактор сохранения здоровья человека........................................................................................ 9

1.2 Характеристика молочнокислых бактерий, используемых в приготовлении заквасочных культур для производства йогуртов............... 17

1.3 Технология производства кисломолочного продукта - йогурт............... 22

1.4 Экзополисахариды и их значение для производства в молочной

индустрии................................................................................................................ 25

Глава 2. Организация работы, объекты и методы исследования.................. 33

2.1 Организация работы.................................................................... 33

2.2 Методы исследований................................................................. 40

3. Исследование физико-химических и технологических свойств штаммов молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilics и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.................................................................. 45

3.1 Исследование активности сквашивания, активной кислотности, условной вязкости, постокислительной активности и содержания экзополисахаридов,

продуцируемых штаммами Streptococcus thermophilics................................... 45

3.1.1 Изучение процесса кислотообразования образцов в молоке, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus.................................... 52

3.2 Исследование активности сквашивания, активной кислотности,

j

условной вязкости, постокислительной активности и содержания экзополисахаридов в образцах, сквашенных штаммами Lactobacillus

delbrueckii ssp. bulgaricus.................................................................. 54

3.2.1 Изучение процесса кислотообразования образцов в молоке, сквашенных штаммами Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus................. 58

3.3 Изменение активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов после сублимационной сушки в процессе хранения в течение 6 месяцев в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus

thermophilus.................................................................................. 60

3.4 Влияние сезонов года на изменение активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов в образцах, сквашенных

Streptococcus thermophilus................................................................................... 66

4. Разработка заквасок для йогурта, обладающих низкой постокислительной активностью и продуцирующих экзополисахариды, состоящие из штаммов молочнокислых бактерий Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.................................................................. 72

4.1 Выбор закваски по физико-химическим и технологическим показателям из культур, состоящих из Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.................................................................... 72

4.2 Технология получения закваски для йогурта и апробация в промышленных условиях.................................................................. 78

4.2.1 Технология получения закваски для йогурта.................................. 78

4.2.2 Выработка опытно-промышленной партии кисломолочного продукта

«Йогурт»...................................................................................... 82

Выводы....................................................................................... 85

Библиографический список............................................................... 86

Список сокращений........................................................................ 107

Приложения.................................................................................. 108

Приложение А - Активность сквашивания молока штаммами Streptococcus

thermoph ilus.................................................................................. 109

Приложение Б - Активная кислотность в образцах, сквашенных штаммами

Streptococcus thermophilus................................................................. 110

Приложение В - Условная вязкость сгустков, сквашенных штаммами

Streptococcus thermophilus................................................................ Ill

Приложение Г - Постокислительная активность штаммов Streptococcus

thermoph ilus............................................................................................................. 112

Приложение Д - Содержание экзополисахаридов в образцах, продуцируемых штаммами Streptococcus thermophilus..................................... 113

Приложение Е - Динамика изменения активной кислотности при культивировании Streptococcus thermophilus в молоке при температуре

(4±2)°С........................................................................................ 114

Приложение Ж - Активная свёртываемость молока штаммами Lactobacillus

delbrueckii ssp. bulgaricus.................................................................. 115

Приложение И - Активная кислотность в образцах, сквашенных штаммами

Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus...................................................... 116

Приложение К - Условная вязкость сгустков в образцах, сквашенных

штаммами Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus............................................ 117

Приложение JT - Постокислительная активность штаммов Lactobacillus

delbrueckii ssp. bulgaricus................................................................... 118

Приложение M - Содержание экзополисахаридов в образцах,

продуцируемых штаммами Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.............. 119

Приложение H - Динамика изменения активной кислотности при культивировании Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus в молоке при

температуре (4±2)°С....................................................................... 120

Приложение С - Изменение активной кислотности в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, после сублимационной сушки и в

процессе хранения в течение 6 месяцев при температуре минус (18±2)°С...... 121

Приложение Р - Изменение условной вязкости в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, после сублимационной сушки и в

процессе хранения в течение 6 месяцев при температуре минус (18±2)°С...... 122

Приложение П - Изменение содержания экзополисахаридов, продуцируемых штаммами Streptococcus thermophilus, в образцах после сублимационной сушки и в процессе хранения в течение 6 месяцев

хранения при температуре минус (18±2)°С........................................... 123

Приложение Т - Изменение активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, после сублимационной сушки через 6 месяцев хранения путем трехкратного восстановления активности

микроорганизмов........................................................................... 124

Приложение У - Динамика изменений активной кислотности в образцах,

сквашенных штаммами Streptococcus thermophilics, в течение года............. 125

Приложение Ф - Динамика изменений условной вязкости в образцах,

сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus, в течение года............... 126

Приложение X - Динамика изменений содержания экзополисахаридов в

образцах, сквашенных Streptococcus thermophilus, в течение года............... 127

Приложение Ц - Кислотообразующая активность заквасок, состоящих из штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp.

bulgaricus..................................................................................... 128

Приложение Ш - Изменение динамической вязкости закваски, состоящей из штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp.

bulgaricus................................................................................................................. 129

Приложение Щ - Акт опытно-промышленной выработки продукта

«Йогурт»...................................................................................... 131

Приложение Э - Изменение №3 к ТУ 9229-369-004119785-04 «Закваски,

бактериальные концентраты, дрожжи и тест-культуры»........................... 133

Приложение Ю - Изменение №3 к «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов»..................................................................... 134

ВВЕДЕНИЕ

Кисломолочные продукты в силу специфических свойств и направленного воздействия на организм человека приобретают все большую популярность во всем мире. В основе производства кисломолочных продуктов лежат микробиологические процессы. Следовательно, качество кисломолочных продуктов зависит от качества заквасок, используемых для их производства, что в свою очередь определяется свойствами микроорганизмов, входящих в их состав.

Научные основы по биотехнологии кисломолочных продуктов изложены в трудах Богданова В.М., Банниковой Л.А., Королевой Н.С., Семенихиной В.Ф., Рожковой И.В., Пятницыной И.Н., Ганиной В.И., Зобковой З.С., Задояны С.Б., Максимовой А.К., Грудзинской Э.Е. и других.

Успешное выполнение молочнокислыми бактериями своих функций возможно при их быстром росте в молоке, что характеризуется способностью к сбраживанию молочного сахара и устойчивостью к бактериофагам.

В последние годы увеличивается объем производства кисломолочных продуктов с длительным сроком хранения. Одним из главных показателей, снижающих качество кисломолочных продуктов в процессе хранения, является излишняя кислотность. Поэтому важное значение приобретает отбор культур по кислотообразующей активности в процессе хранения, т.е. обладающих низкой постокислительной активностью.

Для улучшения реологических показателей кисломолочных продуктов и увеличения срока их годности применяют различные полисахариды природного происхождения. В связи с этим в последние годы уделяется большое внимание закваскам молочнокислых бактерий, синтезирующих экзополисахариды, которые могут стать источником пищевых добавок, улучшающих реологические показатели кисломолочных продуктов, а также способствующих адгезии пробиотических микроорганизмов на стенках кишечника. Поэтому работа, направленная на отбор культур молочнокислых бактерий, синтезирующих

экзополисахариды и обладающих низкой постокислительной активностью, и создание заквасок для йогурта с использованием этих культур является актуальной.

Цель и задачи исследования:

Целью диссертационной работы является разработка новых отечественных заквасок для производства йогурта, обладающих низкой постокислительной активностью и продуцирующих экзополисахариды.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

Исследовать штаммы Streptococcus thermophilics и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus по способности продуцировать экзополисахариды и отобрать штаммы с повышенным содержанием экзополисахаридов;

Исследовать штаммы Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus по постокислительной активности и отобрать штаммы, обладающие низкой постокислительной активностью;

Исследовать влияние сублимационной сушки на активную кислотность, условную вязкость и содержание экзополисахаридов в хранении в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus;

Исследовать влияние сезонов года на изменение активной кислотности, условной вязкости и содержание экзополисахаридов в образцах, сквашенных штаммами Streptococcus thermophilus',

Разработать закваски для йогурта, обладающие низкой постокислительной активностью и продуцирующие экзополисахариды;

Провести опытную выработку йогурта с использованием разработанной закваски.

Научная новизна:

- Получены новые экспериментальные данные по постокислительной активности, условной вязкости и синтезу экзополисахаридов штаммами Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, которые были использованы при отборе культур для заквасок для йогурта;

- Разработаны закваски для йогурта, состоящие из Streptococcus thermophilics и Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, обладающие низкой постокислительной активностью и продуцирующие экзополисахариды;

- Установлены изменения по сезонам года активной кислотности, условной вязкости, содержания экзополисахаридов, продуцируемых Streptococcus thermophilus;

- Установлены изменения активной кислотности, условной вязкости и содержания экзополисахаридов в заквасках после сублимационной сушки и в процессе хранения в течение 6 месяцев.

Практическая значимость работы. Проведена опытная выработка кисломолочного продукта «Йогурт» с использованием разработанной закваски, что подтверждено актом выработки. По результатам работы разработаны и утверждены технические документации:

- Изменение №3 к ТУ 9229-369-0041-9785-04 «Закваски, бактериальные концентраты, дрожжи и тест-культуры»

- Изменение №3 к «Инструкции по селекции молочнокислых бактерий и бифидобактерий и подбору заквасок для кисломолочных продуктов».

ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследований 1.1 Функциональное питание - эффективный фактор сохранения здоровья

человека

Основой развития концепции здорового питания является научно-прикладное направление, представляющее собой комплекс медицинской науки и пищевой биотехнологии, получившей свое начало в Японии.

Концепция функционального питания в Европе начала разрабатываться лишь в середине 90-х годов. В результате многочисленных дискуссий был разработан итоговый документ «Научная концепция функциональных продуктов в Европе». В нем зафиксировано, что пищевые продукты могут быть отнесены к функциональным только тогда, когда они могут проявить позитивный эффект на здоровье человека, тем самым объяснив и доказав положительное влияние относительно взаимоотношений между функциональным питанием и человеком.

В настоящее время под термином функциональное питание понимают использование продуктов естественного происхождения, которые при каждодневном употреблении оказывают положительное регулирующее влияние на всю систему организма или определенные органы.

Изначально японские ученые считали основными характеристиками пищевых функциональных продуктов содержание физиологических функциональных ингредиентов, таких как бифидобактерии, олигосахариды и пищевые волокна. Со временем в функциональные ингредиенты, составляющие основу продуктов функционального питания, были отнесены витамины, минеральные элементы, полиненасыщенные жирные кислоты, молочнокислые бактерии, холины, аминокислоты и пептиды, различные фитопрепараты, глюкозиды, изопренойды и антиоксиданты.

В пищевой отрасли в настоящее время используются 6 основных видов функциональных ингредиентов: пищевые волокна, минеральные вещества,

витамины, олигосахариды, полиненасыщенные жирные кислоты, полезные микроорганизмы [82, 177, 179, 190].

Пищевые волокна - это растительные волокнистые вещества, разнообразные по структуре и составу. Общим свойством для них является то, что они не подвергаются ферментному расщеплению в пищеварительном тракте. Пищевые волокна подразделяют на растворимые (пектины, олигосахариды, полисахариды, камеди, сахароспирты), нерастворимые (нерастворимые крахмалы, клетчатка, лигнин) и отруби, представляющие собой волокна смешанного типа [22].

Биоактивные пищевые волокна относятся к группе комплексных бифидогенных факторов. К ним относят - растительные экстракты, которые получают из картофеля, кукурузы, риса, тыквы, моркови, помидоров, сои, чеснока, дрожжей, различных водорослей. Эти вещества необходимы для нормального пищеварения, они способствуют выведению из организма токсичных продуктов, регулируют процессы всасывания питательных веществ в кишечнике и т.д. [35]. К пищевым волокнам, обладающими пребиотическими свойствами относятся диетическое волокно «Фибрегам» (Франция) и фибрулин «Инстант», производящийся из корней цикория.

Учитывая определение функциональных продуктов, выделяют три основных класса продуктов относящихся к этой категории:

A. Традиционные продукты в нативном виде, содержащие большое количество физиологически активных микро и макроэлементов.

Б. Традиционные продукты с пониженным содержанием вредных компонентов для здоровья человека.

B. Традиционные продукты, обогащенные БАД, путем введения в продукт функциональных ингредиентов.

В зависимости от способа нормализации микрофлоры кишечника хозяина, согласно международной классификации, различают функциональные продукты пробиотической, синбиотической и пребиотической направленности [62, 183].

Пробиотики это живые микроорганизмы или ферментированные ими продукты, находящиеся в основном в ЖКТ и оказывающие положительный эффект на здоровье человека и животных [6, 34, 38, 42, 60, 63, 84, 89, 90, 133, 140, 176].

В 1965 году D.M. Lilly и R.H. Stilwell был впервые предложен термин «пробиотики» для обозначения продуктов метаболизма микробных клеток, способствующих стимуляции роста полезных микроорганизмов. В 1974 году R.B. Parker обозначал этим термином микробиальные препараты, способные регулировать микробную экологию в кишечнике, и дал определение пробиотикам - микроорганизмы или их компоненты, поддерживающие баланс микрофлоры кишечника [90]. Согласно R. Fuller пробиотики - это препараты на основе живых микроорганизмов, оказывающие положительное влияние на эндогенную микрофлору. В регуляции микроэкологии кишечника могут выступать не только монокультуры, но и смеси микроорганизмов. В настоящее время по определению ГОСТа «пробиотики - физиологически функциональные пищевые ингредиенты в виде живых микроорганизмов полезных для человека, которые при систематическом употреблении в пищу оказывают положительное влияние на организ