Кишечная палочка молочная сыворотка

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 02.01.2015 2015-01-02

Статья просмотрена: 303 раза

Состав микрофлоры кисломолочного продукта определяет его вкусовые качества и играет большую роль в их формировании. Продукты с использованием ацидофильной палочки известны давно и актуальны в современных условиях. Для производства кисломолочных продуктов, в том числе пробиотиков, используются бактериальные закваски и концентраты [3; 8; 11; 14]. Бактериальные концентраты молочнокислых микроорганизмов в настоящее время являются основным элементом технологии производства всех ферментированных молочных продуктов. Для производства различных молочных продуктов используются как монокультуры, так и консорциумы микроорганизмов. Как известно, ацидофильная палочка входит в состав заквасок для производства молочнокислых продуктов, повышая их биологическую ценность [1; 5; 10; 16]. Также культуры ацидофильной палочки в сочетании с культурами термофильного стрептококка широко используются при производстве йогурта, различных видов кисломолочных напитков (простокваши, ряженки). Сквашивание молока при производстве казеина осуществляется бактериальным препаратом, приготовленным на чистых культурах молочнокислых палочек [4; 7; 13; 15].

Бактерии рода Lactobacillus относятся к микроорганизмам, имеющим сложные питательные потребности. Для их активного развития требуется наличие веществ, необходимых для построения бактериальной клетки (нуклеиновых кислот, полисахаридов, аминосахаров и т. д.). Так, для роста большинства молочнокислых палочек необходимы органические формы азота, которые они сами не синтезируют. Многим видам лактобацилл для развития необходимы витамины [2; 12]. Этим объясняется значительное влияние на их рост добавок к питательной среде различных экстрактов (например, дрожжевого, кукурузного), а также других соединений. В целом, питательная среда должна удовлетворять потребностям молочнокислых палочек в источниках энергии, содержать компоненты, необходимые для конструктивного метаболизма [6; 9].

Таким образом, выращивание молочнокислых микроорганизмов и получения их лиофилизированных форм является сложным процессом, на который оказывает влияние большое количество факторов, кроме того, он связан с необходимостью решения ряда научных и технических проблем, частью которых является совершенствование состава питательной среды.

При культивировании и концентрировании микроорганизма Lactobacillusacidophilus посев в чашки Петри проводили согласно ГОСТ 10444.11–89 (пункт 4.2.2), а подсчёт количества выросших колоний ‒ ГОСТ 9225–84 (пункт 4.5.3).

Для получения маточной (засевной) культуры Lactobacillusacidophilus 5 % лабораторной закваски (культуры) данного микроорганизма, в стерильном боксе, вносили в питательную среду объёмом 1 л на основе молочной сыворотки. Культивирование осуществляли в течении 18 ч. при температуре 34 °С в термостате.

Далее маточную культуру в количестве 10 % к объему ферментера переносили в предварительно простерилизованную емкость, содержащую молочную сыворотку, обогащённой экстрактом томатного сока и культивировали течении 24 ч, при температуре 34 °С.

Для оценки оптимального варианта питательной среды в период выращивания данного микроорганизма провели опыты по его культивированию с различным составом и оценивали титр выросших микроорганизмов.

Результаты исследований показали, что оптимальной питательной средой для культивирования является питательная среда, которая содержит молочную сыворотку, обогащенная экстрактом томатного сока в количестве 15 % от общего объема среды.

По окончанию процесса выращивания культуральную среду охлаждали до температуры (8±2) °С и направляли на концентрирование. Перед работой части центрифуги (пробирки), соприкасающиеся с культуральной жидкостью, стерилизовали этиловым спиртом. После концентрирования был проведен подсчет титра клеток Lactobacillusacidophilus в изучаемых питательных средах.

Выявлено, что на питательной среде с молочной сывороткой, обогащенной экстрактом томатного сока в количестве 15 % от общего объема, количество живых микроорганизмов после концентрирования оставалось выше, чем в контрольном варианте, где использовали гидролизованное молоко.

Далее биомассу клеток в двух вариантах разливали в стерильные чашки Петри толщиной слоя (5±1) мм и осуществляли замораживание суспензии при температуре

(-60±2) °С в течение (1,5±0,5) ч.

Замороженную бактериальную суспензию помещали в асептических условиях в заранее подготовленную сублимационную сушилку и высушивали в течении 24±1 ч.

Лиофилизированную (сухую) бактериальную культуру в стерильных условиях измельчали в порошок в стерильной ступке, помещали в стерильную емкость и направляли в холодильную камеру, где выдерживают при температуре 5–7 °С до окончания исследований его свойств.

Результаты исследования титра Lactobacillusacidophilus после высушивания на изучаемых питательных средах представлены в таблице 1.

Состав питательных сред и титр клеток после лиофилизации

Традиционные способы переработки молока, основанные на процессах биотехнологии (сквашивание, ферментация) и применении химических реагентов (кислот, щелочей, солей), приводят к образованию подсырной, творожной и казеиновой сыворотки. Постоянно растущий объем производства молочной сыворотки, ее пищевая и биологическая ценность обуславливает необходимость поиска прогрессивных способов ее промышленной переработки.

Основная масса молочной сыворотки используется нерационально, что обуславливает необходимость изыскания новых возможностей ее переработки. В нашей стране накоплен большой опыт промышленной переработки и использования молочной сыворотки в различных отраслях промышленности.

Объем молочной сыворотки на предприятиях молочной промышленности составляет до 75% от общего количества молока перерабатываемого на сыр и творог. Биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена содержащимися в ней белковыми азотистыми соединениями, углеводами, липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, ферментами, иммунными телами и микроэлементами.

В сыворотку переходит почти половина общего количества сухих веществ молока и 36 % его питательных веществ.

Несмотря на высокую пищевую и биологическую ценность, натуральная молочная сыворотка не находит широкого применения из-за неустойчивости к микробному воздействию (брожение, скисание) и трудностей, связанных с ее транспортировкой.

В настоящее время большая часть сыворотки в необработанном виде используется для кормления сельскохозяйственных животных. Установлено, что при скармливании необработанной молочной сыворотки у животных часто наблюдаются желудочно-кишечные расстройства, обусловленные присутствием значительного количества лактозы.

Обработка же сыворотки ферментами с целью расщепления лактозы исключает возможность возникновения у животных заболеваний, связанных с лактазной непереносимостью.

В основу предлагаемой технологии положен биологический способ обработки сыворотки, позволяющий расщеплять лактозу с получением более усвояемых моносахаридов - глюкозы и галактозы.

Наиболее часто гидролиз лактозы проводят с помощью фермента β - галактозидазы. Предложенная нами технология переработки сыворотки предполагает проведение гидролиза лактозы с помощью фермента, образуемого специально подобранным штаммом термофильного стрептококка, являющегося активным продуцентом β - галактозидазы. Продуценты внутриклеточной β - галактозидазы являются наиболее перспективными, так как в этом случае отпадает необходимость в разрушении клеточной стенки микроорганизмов.

Большинство штаммов заквасочных культур обладают избирательной ферментативной активностью по отношению к лактозе, однако ее фактическое расщепление происходит в незначительной степени. Гидролиз лактозы нередко вызывает дальнейший рост этих культур.

Для проведения гидролиза лактозы в молочной сыворотке были выбраны штаммы Streptococcus thermophilus, обладающие высокой β-галактозидазной активностью (уровень активности от 12 500 до 15 000 ед/мг белка). В результате эксперимента для дальнейшей работы выделен высокоактивный штамм Str. thermophilus В -5392. Клетки этих микроорганизмов выделяют фермент в культуральную жидкость (сыворотку), где он накапливается и используется для гидролиза лактозы. Применяемый штамм Str. Thermophilus использует в качестве источника углерода лактозу, утилизируя галактозную половину молекулы лактозы, при этом глюкоза секретируется в среду.

Использование при сквашивании штаммов Lactobacillus acidophilus повышает антогонистическую активность продукта, увеличивает срок хранения продукта за счет ингибирующего действия Lactobacillus acidophilus и образованных ими метаболитов. Кроме того, ацидофильная палочка способна создавать в желудочно-кишечном тракте условия, неблагоприятные для развития патогенных микроорганизмов.

Для обеспечения оптимальных условий развития микроорганизмов закваски необходимо было снизить уровень кислотности творожной сыворотки. На практике для нейтрализации сыворотки используются различные химические вещества (растворы аммиака, гидроксида натрия и др.).

Поддержание постоянного значения рН среды в процессе роста предотвращает падение активности развития микроорганизмов. При постоянном значении рН среды происходит накопление свободной (внеклеточной) β-галактозидазы.

Для сквашивания сыворотки использовали закваску термофильного стрептококка Str. thermophilus и ацидофильной палочки Lactobacillus acidophilus в количестве (3-5) % от объема сыворотки.

Ранее был проведен подбор раствор для нейтрализации (раскисления) сыворотки и был выбран раствор питьевой соды (гидрокарбоната натрия), он является химически безопасным и доступным. Пищевая сода - вещество традиционно используемое в пищевой промышленности. Выбранная концентрация раствора пищевой соды позволяет качественно провести нейтрализацию до рН (6,5±0,5) перед началом процесса ферментации.

Процесс ферментации сыворотки связан с накоплением в ней молочной кислоты, которая тормозит развитие молочнокислых микроорганизмов.

Таблица 1. Изменение рН и общего количества молочнокислых микроорганизмов в процессе ферментации творожной сыворотки

Продолжительность ферментации, ч

Кол-во молочнокислых микроорганизмов, К.О.Е. в 1 см3