Учебно-методический комплекс дисциплины «Биотехнология производства молочных продуктов» для специальности «5В070100»-«биотехнология» (стр. 4 )

Споры многих бактерий могут выдерживать температуру кипения воды в течение нескольких часов.

Влажность среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75-85% воды. С водой  поступают в клетку питательные вещества и удаляются из нее продукты жизнедеятельности. Микроорганизмы могут развиваться только в средах, имеющих свободную воду не ниже определенного уровня. Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Различают микроорганизмы  гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты ( средневлаголюбивые), ксерофиты ( сухолюбивые). Бактерии и дрожжи в преобладающем большинстве гидрофиты. Многие плесневые грибы  мезофиты.

  Для развития микроорганизмов имеет значение не абсолютная величина, а  доступность содержащейся влаги, выражающаяся показателем « водная активность». Водная активность имеет предельно значение от 0 до 1.Продукты, водная влажность которых менее 0,7 могут длительное время сохраняться без микробной порчи. 

  Лучистая энергия. Различные формы лучистой энергии, распространяющиеся в виде электромагнитных волн, обладают разнообразным  физическим, химическим и биологическим действием на микроорганизмы. Воздействие лучистой энергии  подчиняется  общим  законам  фотохимии, изменения  могут быть вызваны только поглощенными  лучами.

Свет. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию света. Свет необходим для фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию для ассимиляции углекислого газа. Микроорганизмы, не способные  к фотосинтезу, хорошо растут в темноте.  Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост. Патогенные  бактерии менее устойчивы к свету, чем сапрофитные. Развитие многих плесневых грибов в темноте протекает ненормально, тормозится спорообразование.

  Ультрафиолетовые лучи. Эффективность  воздействия  УФ –лучей  на микроорганизмы, зависит от дозы облучения, его рН, температуры, степени обсеменения микробами. Очень малые дозы облучения оказывают даже стимулирующее воздействие на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели, вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменяются свойства микроорганизмов, вплоть до наследственных изменений.

  Рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью. Эффект воздействия рентгеновских лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения. В малых дозах эти лучи действуют стимулирующе, повышая интенсивность жизненных процессов. С повышением дозы проявляется угнетающее  действие и происходит гибель микроорганизмов.

  Радиоактивные излучения. Характерной особенностью радиоактивных излучений  является  их  способность вызывать  ионизацию атомов и молекул  (образуются  положительно  и  отрицательно заряженные ионы),  которая сопровождается  разрушением  молекулярных структур.

Радиоволны. Эти электромагнитные волны, характеризуются относительно большой длиной. При прохождении коротких и ультракоротких волн через среду возникает переменный ток высокой и сверхвысокой частот. Поглощенная объектом электрическая энергия преобразуется в тепловую и происходит быстрый, высокий нагрев объекта. Гибель микроорганизмов в электромагнитном поле высокой интенсивности наступает в результате теплового воздействия.

Биологические факторы

  Основным  биологическим фактором, влияющим на  развитие микрофлоры при производстве молочных продуктов, является характер взаимодействия между ее представителями. Среди  микроорганизмов молока и молочных продуктов распространены следующие виды взаимоотношений: симбиоз, синергизм, комменсализм, метабиоз, антагонизм и паразитизм.

При симбиозе микроорганизмы получают взаимную пользу от совместного развития.

При синергизме два вида микроорганизмов, развиваясь в среде, вызывают в ней изменения, которые не могут вызвать, развиваясь порознь.

При комменсализме один вид живет, питаясь продуктами обмена другого, не принося другому виду пользу.

При метаболизме  один вид подготавливает благоприятные условия для последующего развития.

При антагонизме происходит взаимная борьба между двумя или несколькими видами микроорганизмами.

При паразитизме один  микроорганизм использует для своего питания вещества живых клеток другого.

  Понятия синергизма, комменсализма и метаболизма часто рассматривают как разновидности симбиоза. Причины, вызывающие тот или иной характер взаимоотношений, могут быть различными. Симбиотическое действие  может быть вызвано выделением специфических ростовых веществ (витаминов, аминокислот и  др.); нейтрализацией или потреблением веществ (молочная кислота и др.); неблагоприятно воздействующие на другие виды микробов.

Проявление антагонистических действий микроорганизмов зависит также от многих условий. Такими условиями являются выделение специфических антибиотических веществ (низина и др.); выделение продуктов жизнедеятельности, оказывающих неблагоприятное воздействие на другие микроорганизмы; изменение окислительно - восстановительных  условий среды в неблагоприятную сторону; истощение питательной среды.

Один и тот же микроорганизм в разных условиях может оказывать на другого микроба как стимулирующее, так и угнетающее воздействие (доза закваски, температура среды, реакция среды и др.).

  Вопросы для самоконтроля:

1Назовите составные части молока

2Какие факторы влияют на  содержание составных частей молока

3Как влияет сезон года на состав молока

4Как влияет  на состав молока порода коров

5Как влияет  на состав молока состояние животного

6Охарактеризуйте факторы, влияющие на жизнедеятельность микроорганизмов 

7Какие  биологические факторы влияют  на жизнедеятельность микроорганизмов 

Рекомендуемая лимтература:

1, , и др. Технология молока и молочных  продуктов –М.: Агропромиздат,1991,-463с.

  2 и др. Микробиологические основы молочного  производства. – М.: Агропромиздат.1987.- 400с.

Лекция № 4  Общие процессы обработки молока

Содержание лекционного материала:

1 Механическая  обработка молока

2Тепловая обработка молока

  В процессе производства молочных продуктов применяют целый ряд разновидностей механической обработки молока,  таких как очистка, гомогенизация,  сепарирование  и мембранные методы обработки.

Очистка молока - это процесс удаления из молока механических включений, попавших в молоко при дойке, транспортировке. Очистка осуществляется  фильтрованием или с использованием сепараторов-молокоочистителей. Механическая фильтрация не обеспечивает полной очистки молока: задерживаются только крупные частицы, поступающие новые порции молока контактируют с загрязненными частицами  на фильтре  и дополнительно обсеменяются микрофлорой. Наиболее полную и совершенную очистку осуществляют с помощью сепараторов – молокоочистителей, которые позволяют очищать молоко не только от механических примесей, но и в некоторой  мере от бактериальной загрязненности.

Гомогенизация – это процесс механической его обработки с целью раздробления жировых шариков на более мелкие. Гомогенизация  является обязательной операцией при производстве таких продуктов как сметана, мороженое, кисломолочные продукты и др. Процесс гомогенизации вносит изменения в свойства молочных продуктов. Вследствие увеличения поверхности жировых шариков и адсорбции на ней белковых компонентов возрастает вязкость.  Отмечается рост как титруемой, так и активной кислотности, если гомогенизации подвергалось сырое молоко. Объясняется такой рост более активным воздействием липазы на молочный жир. С помощью гомогенизации добиваются не только однородности по размерам жировых  шариков в молоке, но и для получения однородной пластичной консистенции масла, плавленых сыров. 

  Сепарирование – это процесс разделения молока на сливки и обезжиренное молоко за счет центробежной силы. Весьма  разнообразны конструктивные исполнения сепараторов.

Мембранные методы обработки. Пропуская молоко  под определенным давлением через  полупроницаемые мембраны, можно добиться разделения на фракции. Различают три основных вида баромембранных процессов разделения: микрофильтрацию, ультрафильтрацию и обратный осмос

  Тепловая обработка – охлаждение, пастеризация, стерилизация;

Физические и химические способы инактивации микрофлоры.

  Охлаждение. После получения молока на ферме и его очистки, молоко охлаждают до 4 – 6оС. В этих условиях,  все микроорганизмы  развиваются медленно. Молочнокислые  бактерии  и  кишечные  палочки  практически  не

развиваются. При низкой температуре можно хранить молоко без заметного изменения его первоначальных свойств до 18 - 20 часов. Однако,  в условиях длительного хранения молока, даже при температуре около 0оС количество бактерий заметно возрастет и через несколько дней может достигнуть десятков и сотен миллионов в1мл. Это так называемые психротрофные микроорганизмы, разлагающие белки и жир. В количественном отношении ведущее место вначале занимают микрококки, затем флюоресцирующие бактерии и спорообразующие,  гнилостные  бактерии.

Пастеризация – это тепловая обработка молока при температуре  до 100оС. Целью пастеризации является резкое  уменьшение  количества микрофлоры и инактивация ферментов, изменение  физико-химических свойств молока для получения заданных качеств готовых продуктов. Исходя  из этого, при выработке молочных продуктов применяют разные режимы тепловой обработки молока. Из патогенных неспорообразующих микроорганизмов наиболее стойкими являются бактерии – возбудители туберкулеза, поэтому основным критерием надежности режимов пастеризации служит гибель этих бактерий.

  В молочной промышленности применяют следующие режимы пастеризации:  - длительная пастеризация  при  температуре 63-65оС с выдержкой 30 минут;  - кратковременная пастеризация  при температуре 74- 75оС с выдержкой 15-20с; - моментальная пастеризация  - при 85 –90оС без выдержки. Эффективность пастеризации зависит от температуры и продолжительности воздействия, содержания механических примесей и бактериальной обсемененности сырого молока, а  также от качественного состава его микрофлоры. Преобладающей микрофлорой молока, охлажденного сразу после доения и хранившегося при 5оС до момента  тепловой обработки, являются психротрофные бактерии. Эффективность пастеризации такого молока бывает достаточно высокой. Если молоко после доения хранят при температуре выше 10оС, в нем развиваются молочнокислые бактерии, в том числе энтерококки (Str. fаесаlis, Str. fаесium, Str. durаns), отличающиеся высокой термоустойчивость (погибают при нагревании молока до 85оС). Вследствие этого  эффективность пастеризации значительно снижается. Микрофлору, которая остается  в молоке после пастеризации, называют остаточной микрофлорой пастеризованного молока. При кратковременной пастеризации в остаточной микрофлоре преобладают термофильные молочнокислые стрептококки и палочки, энтерококки, микрококки, бактериальные споры. Микрофлора молока, пастеризованного  при 85-90оС без выдержки, состоит из термоустойчивых молочнокислых палочек и бактериальных спор.