Контент-платформа Pandia.ru:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Совершенствование научных и разработка практических аспектов биотехнологии моновидовых бактериальных концентратов молочнокислых микроорганизмов для сыроделия

 просмотров

На правах рукописи

СМИРНОВ ЕВГЕНИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НАУЧНЫХ И РАЗРАБОТКА

ПРАКТИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ БИОТЕХНОЛОГИИ МОНОВИДОВЫХ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Вологда – Молочное

2011

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно – исследовательский институт маслоделия и сыроделия Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

старший научный сотрудник

Перфильев Геннадий Дмитриевич

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор

Семенихина Вера Филатовна

кандидат технических наук, доцент

Кузин Андрей Алексеевич

Ведущая организация: ГУ “Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов”.

Защита диссертации состоится “___”________2011 г. в ____часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.009.02 при ФГОУ ВПО “Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина” по адресу: г. Вологда, п. Молочное, ул. Набережная, 6.

Ваш отзыв на автореферат в 2 экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять г. Вологда, с. Молочное, ул. Шмидта, 2, ФГОУ ВПО “Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н. В. Верещагина”, ученому секретарю диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан «___»________________2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к. т.н., доцент В. А. Грунская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Организация полноценного, здорового и доступного питания имеет государственную значимость. Важную роль в рационе питания человека занимает молоко и молочные продукты, особенно сыры, отличающиеся высокой пищевой и биологической ценностью, обусловленные концентрированием, трансформацией и модификацией белков, жира и лактозы молока; образованием и накоплением широкого спектра биологически активных соединений (олигопептидов, антибактериальных веществ, ферментов и т. д.), удачного сочетания аминокислот и пептидов различного молекулярного веса, наличием витаминов, микро – и макроэлементов, жизнеспособных клеток микроорганизмов, обуславливающих диетические, а нередко и пробиотические свойства продукта. Сыры обладают также оригинальными и разнообразными органалиптическими характеристиками. Поэтому разработка способов и средств увеличения объектов производства, расширение ассортимента, обеспечение качества и безопасности сыров продолжает оставаться актуальными задачами, стоящими перед научными и практическими работниками сыроделия.

В работах Королева С. А, Климовского И. И., Гудкова А. В., Диланяна З. Х и других отечественных и зарубежных ученых убедительно доказано, что сыроделие – это биотехнолгическое производство, обязательным и необходимым элементом которого является закваска, представляющая собой специально отобранные, подобранные и подготовленные комбинации молочнокислых бактерий (далее МКБ). С видовым и штамовым составом, биохимическими и биотехнологическими свойствами, физиологической активностью отдельных культур и комбинаций МКБ, входящих в состав заквасочной микрофлоры, связывают большинство полезных изменений, происходящих в молоке во время выработки, созревания и хранения сырной массы. В частности, МКБ осуществляют преобразование основных компонентов молока во вкусовые, ароматические, биологически активные вещества сырной массы, участвуют в формировании консистенции, структуры и рисунка сыра, подавляют рост, размножение и метаболизм вредных для качества продукта и опасных для здоровья и жизни потребителей микроорганизмов. Поэтому одним из актуальных интенсивно разрабатываемых научно - исследовательских и практических направлений является совершенствование существующих и создание новых конкурентоспособных бактериальных концентратов, способов их применения в производстве сыров.

Целью настоящей работы является разработка и совершенствование технологии получения серии моновидовых БК, с помощью которых можно осуществлять управление микробиологическими процессами в сырах во время производства для повышения их качества.

Рабочей гипотезой является положение о том, что обогащение заквасочной микрофлоры моновидовыми бактериальными концентратами, представляющими собой специальные культуры Lcc. lactis subsp. diacetilactis var acetoinicus (далее Lcc. diacetilactis), Leuc. mesenteroides subsp. cremoris (далее Leuc. сremoris) или Lbc. plantarum, позволяет соответственно стабилизировать молочнокислый процесс, интенсифицировать аромато - и газообразование во время выработки и созревания сырной массы, защитить сыры от биоповреждений, вызываемых бактериями группы кишечной палочки и маслянокислыми бактериями и таким образом повысить качество сыров.

Для достижения поставленной цели и исходя из рабочей гипотезы, были определены следующие задачи исследований:

- изучить и проанализировать физиолого – биохимические и биотехнологические свойства коллекционных культур мезофильных молочнокислых бактерий, провести поиск и отбор штаммов, обладающих заданными производственно-ценными свойствами перспективными для использования в составе моновидовых БК;

- разработать систему отбора микрофлоры в состав бактериальных концентратов для направленного регулирования кислото-газо-ароматообразования в сыре и защиты его от кишечной палочки и маслянокислых бактерий;

-исследовать влияние протеолизатов белков молока, полученных с использованием алкалазы, нейтразы и протосубтилина, на рост и развитие культур молочнокислых микроорганизмов, отобранных в состав моновидовых БК;

- определить влияние биологически активных веществ: кукурузного экстракта, дрожжевого автолизата, ферментализата, гидролизата, томатного сока на рост, развитие и накопление бакмассы культур молочнокислых микроорганизмов, перспективных для использования в составе моновидовых БК;

- оптимизировать состав питательной среды для культивирования МКБ, для получения моновидовых БК;

- установить оптимальные режимы культивирования МКБ, обосновать и разработать параметры биотехнологии производства моновидовых БК в лиофилизированном виде;

- изучить основные свойства, качественные и количественные характеристики моновидовых бактериальных концентратов;

- определить эффективность использования моновидовых БК в сыроделии;

- разработать и утвердить нормативно - техническую документацию на моновидовые бактериальные концентраты для полутвердых сычужных сыров с низкой температурой второго нагревания.

Научная новизна заключается в:

- проведении комплекса исследований и получении новых экспериментальных данных о физиолого – биохимических и биотехнологических свойствах культур молочнокислых бактерий видов Lcc. lactis subsp. diacetilactis, Leuc. mesenteroides subsp. cremoris, Lbc. рlantarum, использованных при отборе культур в состав моновидовых бактериальных концентратов;

- разработке системы оценки и отбора культур в состав микрофлоры моновидовых БК, активизирующих в сыре процессы кислото – газа – ароматообразования (БК–Углич–ЛДу); усиливающих процессы газо – ароматообразования (БК–Углич–Лу); оказывающих антагонистическое действие в отношении кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий (БК–Углич–Пу);

- оптимизации состава питательной среды и условий культивирования, позволяющих интенсифицировать развитие, стимулировать рост и повысить выход биомассы МКБ, составляющих микрофлору бактериальных концентратов для регулирования в сыре кислото-, газа - и ароматобразующие процессы, а также подавляющих развитие кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий;

- научном обосновании технологических параметров производства моновидовых БК;

-получении данных, доказывающих положительное влияние моновидовых БК на качество сыров с низкой температурой второго нагревания.

Практическая ценность работы. По результатам работы разработаны и утверждены нормативно – технические документации на:

- «Автолизат дрожжевой сухой» (СТО ), необходимый для приготовления питательной среды для накопления бактериальной массы при получении моновидовых бактериальных концентратов и «Технологическая инструкция по производству автолизата дрожжевого сухого».

- «Концентраты мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовые сухие лиофилизированные» (СТО ) и «Технологическая инструкция по производству концентратов мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовых сухих лиофилизированных».

По данной технологии ФГУП “Экспериментальная биофабрика” (, г. Углич) освоено производство моновидовых концентратов, которое подтвержденно «Актом промышленных выработок моновидовых концентратов».

Моновидовые бактериальные концентраты рекомендованы для применения в сыроделии с целью управления кислото– газо– и ароматобразующими микроорганизмами (БК-Углич-ЛДу и БК-Углич-Лу) и защиты от порчи кишечной палочки и лактатсбраживающих маслянокислых бактерий (БК-Углич-Пу), в результате чего повышается качество сыров.

Основные положения диссертации выносимые на защиту:

-изучение и оценка физиолого - - биохимических и биотехнологических свойств коллекционных культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc. рlantarum для включения их в состав моновидовых БК;

-результаты исследования технологических режимов и разработка биотехнологии производства моновидовых сухих лиофилизированных бактериальных концентратов;

-испытания моновидовых концентратов БК-Углич-ЛДу, БК-Углич-Лу, БК-Углич-Пу, при производстве сыра “Костромской”.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета ВНИИМС (г. Углич, г.), международной научно-практической конференции “Современные технологии производства и переработки сельхозяйственного сырья для создания “конкурентноспособных пищевых продуктов” (г. Волгоград, 2007 г.); научно – практической конференциии “Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно – пищевых технологий” (г. Углич, 2007 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы, содержащего 203 наименований. Работа изложена на 145 листах машинописного текста, содержит 41 таблицу, 21 рисунок, 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, указаны цель, научная новизна и практическая значимость работы.

В главе обзор литературы отражены литературные данные об особенностях биотехнологии сыроделия, и показана роль молочнокислой микрофлоры в производстве сыра. Представлена классификация и таксономия молочнокислых бактерий используемых в сыроделии. Большое внимание уделено значению заквасочных молочнокислых бактерий в формировании качественных характеристик сыра. Проанализированы опубликованные материалы, касающиеся трофических потребностей молочнокислых бактерий, а также научные и практические основы разработки получения бактериальных концентратов. Обобщены современные представления о производстве и применении бактериальных заквасок и концентратов молочнокислых микроорганизмов в сыроделии.

В главе организация работы, объекты и методы исследований указано, что работа выполнялась в Государственном научном учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте маслоделия и сыроделия (ГНУ ВНИИМС). Основной комплекс микробиологических исследований проведен в отделе микробиологии ГНУ ВНИИМС в рамках темы 3.06.(10.02.02.01) «Усовершенствовать научные основы и разработать эффективные биотехнологии производства и применения бактериальных концентратов», выполняемой по программе фундаментальных и приоритетных прикладных НИР РАСХН «Разработать современные ресурсосберегающие методы и технологии высокоэффективной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных продуктов адекватного питания», химические исследования - в отделах биохимии и физической химии, производство дрожжевого автолизата осуществлялось на опытно-экспериментальном стенде отдела биохимии ГНУ ВНИИМС, выработки моновидовых бакконцентратов - на », выработки сыров проводили в экспериментальном сыродельном цехе ГНУ ВНИИМС. Исследования проводили по схеме, представленной на рисунке 1.

Объектами исследований служили:

-компоненты для приготовления питательной среды (сухое молоко, протеолитические ферменты алкалаза, нейтраза и протосубтилин), биологически активные добавки (кукурузный экстракт, томатный сок, дрожжевой автолизат, дрожжевой ферментолизат, дрожжевой экстракт);

-культуры молочнокислых бактерий коллекции производственных штаммов ВНИИМС – », в том числе 40 штаммов Lcc. diacetilactis, 28 штаммов Leuc. cremoris, 13 штаммов Leuc. lactis, 45 штаммов Lbc. plantarum;

- БК моновидовые: БК-Углич-ЛДу, БК-Углич-Лу, БК-Углич-Пу и поливидовые БК-Углич-№4, БК-Углич-№7;

- сыр с низкой температурой второго нагревания «Костромской».

Для решения задач поставленных в работе применяли методы микробиологических, физико-химических, химических исследований, а также методы изучения свойств коллекционных культур, определения параметров их роста и развития, методы математического планирования экспериментов и обработки результатов.

Планирование экспериментов и статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программного пакета Statistica 5.5, математическая обработка полученных данных проводилась по результатам 3-5 повторностей, с применением IBM PC – программ Microsoft Excel, Stadia 6.2 методами, принятыми для биологических систем.

Рисунок 1 – Схема проведения и практической реализации исследований

Контролируемые показатели: 1 – микробиологические; 2 – физико –химические; 3 – органолептические.

Результаты исследований

В главе ”Изучение свойств коллекционных культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris, Leuc. lactis и Lbc. рlantarum. Оценка культур по комплексу положительных признаков и их отбор в состав соответствующих моновидовых БК” приведены результаты изучения основных физиолого- биохимических и биотехнологических свойств коллекционных культур МКБ, планируемых к включению в состав моновидовых БК.

Установлено, что в состав микрофлоры моновидовых БК следует включать культуры, обладающие следующими свойствами:

- штаммы Lcc. diacetilactis, планируемые для включения в состав БК-Углич-ЛДу, должны обладать активностью свертывания (АС) - от 8 до 16 ч, энергией кислотообразования (ЭК) - от 60 до 100 ºТ, положительно реагировать на сычужный порошок и другие молокосвертывающие ферменты, накапливать за 7 суток культивирования титруемую кислотность при 30 ºС (ПК30) – от 60 - до 100 ºТ и при 10-11 ºС (ПК10) – от 60 - до 90 ºТ, образовывать от 3,0 до 9,7 см3 СО2 на 100 см3 культуральной среды (ГА) за 24-72ч (ПГ), образывать 3-5 усл. ед ароматических соединений (диацетила и ацетоина)(Д+А), обладать протеолитической (ПА) и липолитической (ЛА) активностью не менее 6 мм гидролиза соответствующего субстрата (казеина и твин–80), задерживать рост кишечной палочки в зоне не менее 6 мм, обладать устойчивостью к бактериофагам;

-штаммы Leuc. сremoris отбираемые в состав БК-Углич-Лу, должны образовывать отсм3 СО2на 100 см3 культуральной среды за -ч, накапливать диацетил и ацетоин в количестве 4-5 балла, формировать зону гидролиза твин – 80 (ЛА) не менее 3 мм и подавлять рост кишечной палочки в зоне более 6 мм.

-штаммы Lbc. рlantarum, отбираемые в состав БК-Углич-Пу, должны обладать способностью накапливать титруемую кислотность за 7 суток культивирования в молоке при (30±1) °С в интервале 70-120 °Т; обладать липолитической активностью – более 6 мм, иметь антагонистическую активность к кишечной палочке не менее 6 мм, антогонистическую активность к маслянокислым бактериям – не менее 3 мм.

Таким образом, выше приведены данные касающиеся требованиям, которым должны отвечать МКБ использованные в составе моновидовых БК.

В дальнейшем проводились исследования, посвященные совершенствованию биотехнологии производства моновидовых БК.

В главе “Разработка основы питательной среды для культивирования молочнокислых микроорганизмов” приведены материалы касающиеся получения среды на основе молока, подвергнутого гидролизу протеолитическими ферментами микробного происхождения, в частности такими как алкалаза (А), нейтраза (Н) и протосубтилин (П). Протеолиз проводили по следующим режимам:

-реакционная среда – восстановленное молоко, с массовой долей сухих веществ (3,25 – 11,0) %, с шагом (3,5 ± 0,25) %;

-доза использования протеолитических ферментов (г. фермента на г. белка в реакционной среде):

-алкалазы - 0,053, 0,078 и 0,153;

-нейтразы - 0,159, 0,235 и 0,469;

-протосубтилин – 0,008, 0,012 и 0,025;

-температура протеолиза : алкалазой и протосубтилином – при (55 ± 1) °С, нейтразой – при (50 ± 1) °С;

- исходный уровень активной кислотности реакционной среды при проведении протеолиза: алкалазой составил 8,4 – 8,6 ед. pH, для нейтразы и протосубтилина – 6,9 – 7,3 ед. pH;

- продолжительность гидролиза для алкалазы и нейтразы – 4ч, протосубтилина – 2ч.

Результаты исследований показывают, что для полученных гидролизатов молока характерно образование аминного азота (АА) в зависимости от режимов гидролиза от 0,26 до 2,94 % (таблица 1), при этом наблюдается прямая зависимость массовой доли АА от СОМ в реакционной среде (рисунке 2), а также от типа протеолитического фермента (рисунке 3). Данная закономерность описывается уравнением линейной регрессии:

yп = a + b · x1(2), где

yп – массовая доля аминного азота, %, образующаяся при действии алкалазы (Y1), нейтразы (Y2), протосубтилина (Y3);

Х1- доза сухого обезжиренного молока, %

Х2 - доза внесенного в смесь фермента.

Значения коэффициентов уравнения приведены на рисунке 2 и 3.

Таблица 1.

Параметры гидролиза

Используемый фермент

Условное обозначение гидролизатов

Массовая доля сухих веществ молока в реакционной среде,%

Доза внесения фермента, г/г белка

Образование аминного азота в гидролизованном молоке, %

Алкалаза

3,5 ± 0,25

0,153 ± 0,012

1,20 ± 0,29

7,0 ± 0,4

0,078 ± 0,005

0,87 ± 0,09

10,5 ± 0,5

0,053 ± 0,003

0,32 ± 0,06

Нейтраза

3,5 ± 0,25

0,469 ± 0,034

2,62 ± 0,32

7,0 ± 0,4

0,235 ± 0,013

1,48 ± 0,2

10,5 ± 0,5

0,159 ± 0,008

0,92 ± 0,11

Протосубтилин

3,5 ± 0,25

0,025 ± 0,002

2,02 ± 0,18

7,0 ± 0,4

0,012 ± 0,001

1,25 ± 0,10

10,5 ± 0,5

0,008 ± 0,001

0,50 ± 0,06

Таким образом, полученные материалы свидетельствуют, что массовая доля аминного азота, образующего в процессе протеолиза молока, зависит от массовой доли сухих веществ в восстановленном молоке, концентрации и типа протеолитического фермента.

Наиболее активно протеолиз молока осуществляется нейтразой накапливающей в среднем 1,65 ± 0,78 % АА, в меньшей степени накапливая АА в гидролизатах полученных протосубтилином (1,25 ± 0,67) %, меньше всего (0,8 ± 0,42) %, накапливается АА в гидролизованном молоке, получаемом с использованием алкалазы.

Y1 = 1,68 - 0,13 · X1

(R2 = 0,98; p=0,09);

Y2 = 3,37 - 0,24 · X1

(R2 = 0,96; p = 0,18);

Y3 = 2,78 - 0,22 · X1

(R2 = 0,99; p = 0,005);

Рисунок 2. Зависимость массовой доли аминного азота

от массовой доли сухих веществ в восстановленном

обезжиренном молоке для различных видов протеаз

Y1 = - 0,1 + 10,8 · X2

(R2 = 0,83; p = 0,1);

Y2 = 0,14 + 5,34 · X2

(R2 = 0,88; p = 0,1);

Y3 = - 0,64 + 10,2 ·X2

(R2 = 0,95;p =0,09)

Рисунок 3. Массовая доля образуемого аминного

азота гидролизованного молока в зависимости от дозы

и типа внесенного ферментного протеолитического

препарата

В таблице 2 приведены материалы описывающие рост микроорганизмов в питательных средах с использованием различных гидролизатов белков молока.

Установлено, что наиболее высокий урожай получают при культивировании МКБ в протосубтилиновом гидролизате получаемом при гидролизе молока в дозе 0,012 – 0,025 г фермента на г. молочного белка.

Таблица 2

Рост различных видов МКБ в гидролизованном молоке, полученном с использованием алкалазы (А), нейтразы (Н) и протосубтилина (П)

Используемые для получения гидролизованного молока протеолитические ферменты

Условное обозначе-

ние гидролизо-ванного молока

Максимальное количество клеток (n 108 К. О.Е./см3), накапливаемое к концу культивирования культур

Lcc. diacetilactis

Leuc. cremoris

Lbc. plantarum

Алкалаза

А1

5,2±0,5

3,2±0,5

1,7±0,3

А2

4,6±0,3

3,1±0,6

1,8±0,2

А3

3,1±0,7

1,3±0,3

0,4±0,1

Нейтраза

Н1

5,5±0,6

3,9±0,3

2,4±0,3

Н2

4,1±0,6

1,1±0,1

2,0±0,3

Н3

2,2±0,3

0,5±0,2

1,8±0,2

Протосубтилин

П1

8,8±0,7

8,0±0,7

8,1±0,9

П2

8,9±0,6

8,1±0,8

8,5±1,0

П3

8,4±0,6

4,8±0,3

6,2±0,5

В таблице 3 приведены параметры развития культур различных видов МКБ в протосубтилиновом гидролизате. Их анализ свидетельствует, что наиболее высокой биологической активностью обладает протосубтилиновый гидролизат, получаемый при гидролизе молока ферментом в дозе 0,012 – 0,025 г/г молочного белка, дающего АА – не менее 1,25%.

Таблица 3

Параметры развития и размножения культур различных видов молочнокислых бактерий в гидролизатах молока, полученных с использованием протосубтилина

Значение парамет-ров роста и развития

Характеристика роста и развития молочнокислых бактерий видов

Lcc. diacetilactis

Leuc. cremoris

Lbc. plantarum

Продол-житель-ность фаз развития (ч): - лаг-фазы

0,5±

0,24

0,6±

0,16

0,7±

0,16

1,2±

0,3

1,1±

0,25

1,0±

0,1

2,0±

0,3

1,9±

0,24

1,2±

0,36

-лог-фазы

6,0±

0,5

5,8±

0,6

5,3±

0,5

9,7±

1,2

11,0±

0,1

7,2±

1,5

13,0±

2,0

11,2±

1,8

8,2±

1,5

-фазы замедлен-ного роста

6,0±

0,8

7,0±

1,0

11,0±

1,0

7,0±

1,2

8,0±

1,5

14,0±

1,2

12,5±

1,5

15,2±

1,6

21,0±

1,5

Время выхода на стацио-нарную фазу, ч

12,5±0,8

13,4±

1,0

17,6±

1,0

17,9±

1,2

19,4±

1,5

22,9±

1,2

27,5±

2,0

28,8±

1,8

30,5±

1,5


В главе ”Исследования влияния биологически активных добавок на рост и развитие МКМ приведены результаты экспериментов проведенных с целью изучения влияния на рост и развитие молочнокислых бактерий ряда стимуляторов роста. В качестве основы выступало гидролизованное протосубтилином молоко; доза испытанных БАД составляла от 0,24% и дальше в сторону увеличения с шагом 0,24%; доза инокулята – 2,5%. На рисунке 4, 5 и 6 представлены материалы исследований по накоплению биомасс молочнокислыми культурами, в зависимости от вида стимулятора роста.

Рисунок 4. Влияние БАД на накопление бактериальной массы Lcc. diacetilactis

Рисунок 5. Влияние БАД на накопление бактериальной массы Leuc. сremoris

Рисунок 6. Влияние БАД на накопление бактериальной массы Lbc. рlantarum

Были проведены исследования по определению временных параметров и скорости размножения культур в гидролизованном протосубтилином молоке обогащенном наиболее эффективными стимуляторами роста.

Так дрожжевой автолизат и ферментализат стимулируют не только накопление бакмассы, но и ускоряют развитие газо-ароматообразующих лактококков, сокращая продолжительность лаг-фаз и фазы замедленного роста. В результате наблюдается статистически достоверное уменьшение времени выхода на стационарную фазу. БАДы оказывают влияние на временные параметры и Leuc. cremoris. Введение в гидролизованное молоко кукурузного экстракта уменьшает продолжительность лог-фазы на 2,2ч, и сокращает фазы замедленного роста в 1,4 раза, в результате время выхода культуры на стационарную фазу достоверно уменьшалось на 0,5ч;

- добавление в гидролизованное молоко дрожжевого автолизата способствовало достоверному ускорению выхода культур на стационарную фазу.

Обогащение гидролизованного молока томатным соком при развитии в нем молочнокислых палочек способствует достоверному сокращению лаг-фазы в 2 раза, лог фазы – в 1,3 раза и в 1,4 раза время достижения стационарной фазы; молочнокислые палочки вида Lbc. plantarum развивающиеся в гидролизованном молоке обогащенном дрожжевым автолизатом отличаются сравнительно короткими лаг-фазой и лог-фазой, быстрым выходом на стационарную фазу.

Таким образом, следует сделать вывод о том, что наиболее подходящей для культивирования молочнокислых бактерий Lcc. diacetilactis и слабых культур Leuc. cremoris и Lbc. plantarum является питательная среда, базовым элементом которой является молоко гидролизованное протосубтилином обогащенное 0,35-0,5 % дрожжевым автолизатом.

На основании проделанной работы был разработан и утвержден комплект технических документов: «Автолизат дрожжевой сухой» СТО ВНИИМС и «Технологическая инструкция по производству автолизата дрожжевого сухого».

В главе “Разработка режимов культивирования молочнокислых микроорганизмов входящих в состав моновидовых бакконцентратов” приведены результаты изучения роста и развития МКБ в зависимости от вида, способа подготовки и дозы инокулята, уровня активной кислотности, поддерживаемой в процессе выращивания микроорганизмов.

Установлено, что от характера инокулята зависит временные параметры развития культур, скорость размножения и максимальная плотность популяции. В частности, для получения высокого уровня плотности популяции за короткое время необходимо культивировать молочнокислые микроорганизмы вида Lcc. diacetilactis при инокуляте 5,0±0,5 %, Leuc. cremoris при дозе 5,5±0,5 %, Lbc. plantarum при 8-10 %.

С целью уточнения оптимальных температурных параметров роста молочнокислых микроорганизмов были проведены эксперименты по их культивированию в гидролизованном молоке при температурах 10, 20, 30, 40 и 45 ºС в течение 24 часов при инокуляте 1,0 % .

Выяснено, что оптимальные температурные условия характерные для Lcc. diacetilactis составляет 28-32 ºС. При данных температурах накапливается наибольшая бакмасса (0,52-0,53 ед. оп. пл) за наиболее короткое время культивирования (за 15-17 ч).

Наблюдение за ростом и развитием Leuc. cremoris при культивировании в различных температурных условиях, что оптимальные температурные условия развитие лейконостоков находятся в интервале от 28 до 30 ºC.

Исследования роста и развития Lbc. plantarum при разных температурах показывает, что максимальный урожай образуемый молочнокислыми палочками происходит при температурах 37-38 ºC.

Были определены оптимальные параметры активной кислотности среды, для выращивания молочнокислых микроорганизмов в зависимости от их вида. Результаты наблюдений за ростом Lcc. diacetilactis в средах с разными значениями pH, показало, что наиболее активно микроорганизмы размножаются при pH 5,8- 6,2, накапливая урожай популяций за 9-10ч - 2· 109КОЕ/см3. Наиболее активно Leuc. cremoris размножаются при pH= 6,0-6,4 ед pH, достигая урожая за 9-10 ч (8,3±0,2) 108 КОЕ/см3. Наиболее интенсивно рост Lbc. plantarum происходит при активной кислотности в интервале 6,45-6,75 ед. pH, достигая уровня 1,8 ·108 КОЕ/см3.

В главе ”Разработка технологии производства сухих лиофилизированных моновидовых бактериальных концентратов культур Lcc. diacetilactis, Leuc. cremoris и Lbc.plantarum ” представлены материалы касающиеся разработке технологии «Концентратов мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовых сухих лиофилизированных» СТО ВНИИМС и Технологическая инструкция по производству концентратов мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовые сухие лиофилизированные. На основании данной технологической инструкции в цехе » получены моновидовые бактериальные концентраты по параметрам представленными в таблице 4.

Таблица 4

Характеристика моновидовых бактериальных концентратов

Наименование показателя, ед измерения

Характеристика показателя бактериальных концентратов

БК-Углич-ЛДу

БК-Углич-Лу

БК-Углич-Пу

По органолептическим свойствам

Однородная порошкообразная масса, от кремового до светло коричневого цвета.

Массовая доля влаги, % не более

4,6 ± 0,38

4,5 ± 0,2

4,5 ± 0,5

По микробиологическим показателям:

КМАФаМ, КОЕ на 1г

(17 ± 6,9) 1010

(8,6 ± 1,2) 1010

КМП, КОЕ на 1г

-

-

(8,4 ± 2,5) 1010

Дрожжей и плесеневых грибов, КОЕ/г, не более

Не обнаружены

Не обнаружены

1,6 ± 3,1

В главе “Испытания моновидовых бактериальных концентратов при производстве твердых сыров” приведены данные об испытаниях моновидовых БК при производстве сыра «Костромского» методом прямого внесения.

Обогащение заквасочной микрофлоры газо-ароматообразующими молочнокислыми микроорганизмами оказало положительное действие на микробиологические, физико-химические и химические процессы, происходящие в костромском сыре во время его выработки и созревания.

Органолептическая оценка сыров, выработанных с обогащением заквасочной микрофлоры БК-Углич-ЛДу, была более высокой, чем контрольная при производстве которой использовали закваску из БК-Углич-№7. Общая бальная оценка сыров опытных вариантов на 2,3 баллов выше, чем в контроле, при этом за вкус и запах выше на 0,7-1,2 балла, за консистенцию – на 0,2 балла, за рисунок – на 1,2-2,3 балла.

Таким образом, подтверждено, что при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания и наличием правильного рисунка в обязательном порядке должна использоваться заквасочная микрофлора, содержащая в своем составе кислото-газа - и ароматобразующие микроорганизмы. Эффективным источником Lcc. diacetilactis является моновидовой бактериальный концентрат, БК-Углич-ЛДу, который вносят непосредственно в смесь для выработки сыра из расчета 0,5-1,0 г на 1 т.

В сырах, в состав микрофлоры которых были введены Leuc. cremoris, наблюдались менее интенсивное размножение и развитие БГКП. Общая бальная оценка сыров опытных вариантов на 3 балла выше, при этом наибольшее положительное влияние Leuc. cremoris оказал на рисунок, так наблюдались характерные для данного вида сыра глазки правильной формы, диаметром 4-6 мм, в отличие от отсутствия рисунка в сыре выработанного без использования концентрата БК-Углич-Лу.

Анализ органолептических свойств выработанных сыров показал, что обогащение заквасочной микрофлоры отработанными культурами Lbc. plantarum оказывает положительное влияние на вкус и аромат (повышая оценку на 0,3-1,0 балла), консистенцию (повышая оценку на 0,3-0,5 балла) и рисунок (повышая оценку на 0,6-1,0 балла). Таким образом, обогащение заквасочной микрофлоры специальными культурами Lbc. plantarum способствует подавлению роста лактосбраживающих маслянокислых бактерий, сохранению физико-химических, химических и микробиологических показателей и улучшению органолептических свойств сыра вкуса, аромата и рисунка.

ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность разработки и получения моновидовых БК, с помощью которых можно осуществлять управление микробиологическими процессами в сырах во время производства и тем самым повысить их качества.

2. Изучены и проанализированны физиолого – биохимические и биотехнологические свойства коллекционных культур молочнокислых бактерий Lcc. lactis subsp. diacetilactis var. acetoinicus (40 штаммов), Leuc. cremoris (28 штаммов) и Lbc. plantarum (45 штаммов). Разработана система их отбора для использования в составе соответствующих моновидовых бактериальных концентратов. Lcc. lactis subsp. diacetilactis var. acetoinicus, входящий в состав БК – Углич - ЛДу, усиливает в сыре процессы кислото-газо-ароматообразования; Leuc. cremoris, составляющий микрофлору БК – Углич - Лу активизирует процессы газо-ароматообразования; и Lbc. plantarum, включаемый в состав БК – Углич - Пу, оказывает антогонистическое действие в отношении кишечной палочки и лактосбраживающих маслянокислых бактерий.

3.Оптимизированны режимы получения молока подвергнутого протеолизу, используемого в качестве основы питательной среды для культивирования молочнокислых бактерий. Наиболее выраженным активирующим действием в отношении роста и развития исследованных культур обладало молоко, подвергнутое протеолизу протосубтилином при следующих режимах:

содержание сухих веществ (5,3 ± 0,94) %;

доза внесения ферментного препарата (0,018 ± 0,005) г/г белка;

pH реакционной смеси (7,2 ± 0,1) ед. pH;

время протеолиза (2,5 ± 0,5) г.

4.Созданы научные основы конструирования и оптимизирован состав питательной среды для культивирования молочнокислых микроорганизмов. Установлено, что лучший рост и накопление биомассы происходит в молоке, гидролизованном протосубтилином, содержащим не менее 1,25% аминного азота, обагащенном 0,35 – 0,55 % дрожжевого автолизата.

5. Уточнены технологические режимы культивирования молочнокислых микроорганизмов для накопления бакмассы при получении моновидовых бактериальных концентратов БК – Углич - ЛДу, БК – Углич - Лу, БК – Углич - Пу. Режимы культивирования составили:

- оптимальная температура роста и развития Lcc. lactis subsp. diacetilactis var. acetoinicus - °С, Leuc. сremoris - °С, Lbc. plantarum - °С;

- уровень активной кислотности среды культивирования для Lcc. diacetilactis – (5,8-6,2) ед. pH, Leuc. сremoris -(6,0-6,4) ед. pH, Lbc. plantarum - (6,45-6,75) ед. pH.

6. На основе результатов оптимизации состава питательной среды и режимов культивирования молочнокислых микроорганизмов усовершенствованы практические аспекты биотехнологии производства лиофилизированных моновидовых бактериальных концентратов, позволяющие увеличить количество жизнеспособных клеток в 1 г концентрата более чем в 1,5 раза, что позволило повысить рентабельность производства.

7. Разработан и утвержден комплект технических документов: «Автолизат дрожжевой сухой» СТО ВНИИМС и «Технологическая инструкция по производству автолизата дрожжевого сухого».

«Концентраты мезофильные молочнокислых микроорганизмов моновидовые сухие лиофилизированные» СТО ВНИИМС и «Технологическая инструкция по производству концентратов мезофильных молочнокислых микроорганизмов моновидовые сухие лиофилизированные».

8. Установлено, что использование разработанных моновидовых бактериальных концентратов БК – Углич - ЛДу, БК – Углич - Лу и БК – Углич - Пу при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания методом дополнительной прямой инокуляции в дозе (0,5 – 1) Е. А./т, позволяет повысить качество продукта, улучшить его вкус, аромат и рисунок, санитарно – гигиенические и микробиологические показатели.

Основные результаты диссертации опубликованные в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1.  Смирнов Е. А., Сорокина Н. П. Бактериальные закваски и концентраты в биотехнологии сыроделия// Сыроделие и маслоделие.- 2008, №6. – с. 14 – 16.

2. Смирнов Е. А., Перфильев Г. Д., Сорокина Н. П. Моновидовые бактериальные концентраты для сыроделия// Сыроделие и маслоделие.- 2009, №2. – с. 22 – 23.

Статьи и материалы конференции:

3. Смирнов Е. А., Перфильев Г. Д., Абрамов Д. В. Влияние некоторых биологически активных добавок на рост и развитие лейконостоков и молочнокислых палочек//Н. - п. конференция ”Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий” 5 - 6 сентября 2007 г., г. Углич, с. 326-328.

4. Смирнов Е. А., Перфильев Г. Д., Абрамов Д. В., Сорокина Н. П. Рост молочнокислых бактерий в различных протеогидролизатах молока// Н. - п. конференция ”Интеграция фундаментальных и прикладных исследований – основа развития современных аграрно-пищевых технологий” 5 - 6 сентября 2007 г. , г. Углич, с. 328-330.

5. Перфильев Г. Д., Смирнов Е. А., Сорокина Н. П. Бактериальные концентраты для ферментированных молочных продуктов// Международная н.- п. конференция ”Современные технологии переработки сельскохозяйственного сырья для производства конкурентоспособных пищевых продуктов” 26 – 27 июня 2007 г., г. Волгоград, часть 1. с. 269-271.

6. Смирнов Е. А., Перфильев Г. Д., Сорокина Н. П. Бактериальные концентраты Угличской экспериментальной биофабрики// Всероссийская научно - практическая конференция ”Трансформация научных исследований в производство – основа перехода молочной отрасли на инновационную модель развития” 23 – 25 сентября 2008 г., г. Адлер, с. 57 – 59.

7. Смирнов Е. А. Бактериальные концентраты в биотехнологии Материалы международной н.- п. конференции ”Современные технологии создания пищевых продуктов в рамках требований государственной политики в области здорового питания”, г. Волгоград, 2009 г.

8. Смирнов Е. А., Перфильев Г. Д., Матевосян Л. С. Разработка моновидового бактериального концентрата подавляющего рост и развитие маслянокислых бактерий в сырах с низкой температурой второго нагревания// Материалы 3 конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки с/х продукции “Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально – экономических условиях” 10 декабря 2009 г, г. Москва.


Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Биотехнологии

Микроорганизмы

Проекты по теме:

Биология
Основные порталы, построенные редакторами

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалоги
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьер

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказЭкономикаРегионы РоссииПрограммы регионов
История: СССРИстория РоссииРоссийская ИмперияВремя2016 год
Окружающий мир: Животные • (Домашние животные) • НасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШкола
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовМуниципалитетыМуниципальные районыМуниципальные образованияМуниципальные программыБюджетные организацииОтчетыПоложенияПостановленияРегламентыТермины(Научная терминология)

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства