Спосіб одержання концентрованих заквасок термофільних молочних стрептококів прямого внесення для молочних продуктів

1. Спосіб одержання концентрованих заквасок термофільних молочних стрептококів прямого внесення для молочних продуктів передбачає приготування інокуляту термофільних молочнокислих бактерій, культивування мікроорганізмів у ростовому середовищі за оптимальної температури росту, відокремлення бактеріальної маси від культуральної рідини, який відрізняється тим, що бактеріальну масу змішують у співвідношенні 1,0:(1,01,5) з захисним середовищем, при цьому як захисне середовище використовують 10% розчин казеїну. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зберігання концентрованих заквасок проводять упродовж (60 ± 5) діб за температури (4 ± 2)°С. Винахід відноситься до біотехнології і стосується молочної промисловості, а саме, виробництва заквасок для ферментованих молочних продуктів. Відомо спосіб виробництва бактеріальної закваски "Слов'янська", яка містить мезофільні лактококи та термофільні стрептококи і застосовується для виробництва блочних твердих сичужних сирів ["Закваска бактериальная "Словянская", ТУ У 46.83 України 0243-93]. Її застосування обмежене через короткий термін придатності до використання та складну процедуру виготовлення, бо для одержання виробничої закваски необхідно провести ряд послідовних пересадкових операцій. Оскільки чисельність мікрофлори у 1 г закваски становить 10-108 КУО, то її кількість, що необхідна для ферментування 1 т молочної суміші, становить від 20 до 50 кг. Ближчим до способу, що заявляється, є спосіб одержання бактеріального концентрату для ряжанки, який передбачає культивування термофільних молочних стрептококів у ростовому середовищі, відокремлення одержаної біомаси, змішування її із захисним сахарозо-циратним се редовищем у співвідношенні від 1:1 до 1:2, відповідно, заморожування та сушіння методом сублімації [Патент України 57111, А23С9/12, C12N1/20. Спосіб одержання бактеріального концентрату для ряжанки, Заявл. 25.04.2000, Опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6]. Спосіб дає змогу одержати бактеріальний концентрат, який характеризується чисельністю лактобактерій на рівні 1-1011 КУО/г, що здатний до зберігання впродовж 6 місяців за температури (4-6)°С та 12 місяців за температури мінус (1820)°С. Бакконцентрат застосовують безпосередньо для виробництва кисломолочного продукту у кількості 5-10 г на 1 т молочної суміші. Однак, такий сухий бактеріальний концентрат не спроможний до швидкої реактивації під час безпосереднього внесення в молочну основу, оскільки мікроорганізми після сублімації знаходяться у стані анабіозу. Це істотно подовжує процес ферментування молочної основи: тривалість сквашування за температури (40±1)°С становить 7-8 годин. Окрім того, виробництво ліофілізованих заквашувальних препаратів є високовитратним, оскільки потребує спеціального обладнання, площ для його розміщення, енерговитрат на заморожування та (19) UA (11) 83967 (13) C2 (21) a200709363 (22) 01.08.2006 (24) 26.08.2008 (62) a200608638, 01.08.2006 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) КІГЕЛЬ НАТАЛЯ ФЕДОРІВНА, UA, ГОДОВИЧЕНКО ОЛЕКСАНДР ГЕОРГІЙОВИЧ, UA, РОМАНЧУК ІРИНА ОЛЕГІВНА, U A, КІСТЕНЬ ОЛЕКАНДР ГРИГОРОВИЧ, UA, ШУЛЬГА НАТАЛІЯ МИХАЙЛІВНА, U A (73) ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ МОЛОКА ТА М'ЯС А УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИ Х НАУК, UA (56) Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Романчук І.О. Розробка технології заквашувальних препаратів 3 83967 сушіння значних об'ємів біомаси. Основним завданням винаходу є розроблення способу одержання концентрованої закваски термофільних молочних стрептококів прямого внесення з високими вмістом життєздатних клітин бактерій та високим рівнем активності сквашування молочної основи. Спосіб, що заявляється, пропонує проведення нарощування бактеріальної маси у відповідному ростовому середовищі за оптимальних умов розвитку мікрофлори, відокремлення її від ростового середовища та змішування сирого препарату зі захисним середовищем, яке забезпечує стабільність чисельності та активності бактеріальних клітин упродовж зберігання. Така технологія концентрованих заквасок не передбачає енерговитратної стадії сушіння, а живі бактеріальні клітини зберігають у захисному середовищі високої буферної ємності. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання концентрованих заквасок термофільних молочних стрептококів прямого внесення для молочних продуктів передбачають проведення таких технологічних операцій: приготування інокуляту термофільних стрептококів, культивування мікроорганізмів у ростовому середовищі за оптимальної температури росту, відокремлення бактеріальної маси, змішування бактеріальної маси зі захисним середовищем, яке є (9-11) % розчином казеїну, у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5) та зберігання концентрованих заквасок упродовж 60±5 діб за температури (4±2)°С. Згідно зі способом, що пропонується, відокремлену від культуральної рідини бактеріальну масу термофільних молочних стрептококів вологістю 50-60 % і з вмістом життєздатних клітин 1010-1011 КУО/г змішують зі захисним середовищем - (9-11) % розчином казеїну - у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5) до одержання суспензії із вмістом сухи х речовин 20-30 %.; зберігання одержаних концентрованих заквасок здійснюють за температури не вище (4±2)°С упродовж (60±5) діб. Підставою для використання казеїну як стабілізуючого агенту для бактеріальної маси термофільних молочних стрептококів була його висока буферна здатність. Оскільки казеїн - білок з вираженими амфотерними властивостями, збільшення його концентрації у розчині призводить до збільшення буферної ємності системи β=d(C)/d(pH), де β - буферна ємність, d(C) - зміна концентрації речовини, d(pH) - зміна активної кислотності. Так, якщо буферна ємність системи після внесення 1 % казеїну становить β1 %=0,27, то за збільшення концентрації казеїну втричі її значення зростає до β3 %=0,87, а в разі застосування 10 % казеїну β30 %=4,03. На відміну від традиційних захисних середовищ на основі молока, сахарози та/чи натрію цитринове кислого однозаміщеного, які застосовують у виробництві бактеріальних концентратів, запропонована буферна система запобігає надлишковому зростанню кислотності середовища упродовж гарантованого терміну зберігання. Водночас, за відсутності вуглеводів у середовищі не відбуваються процеси бродіння та характерної властивості для цієї гр упи лактобактерій - синтезу в'язких екзополісахаридів. Утворення останніх 4 призводить до значного підвищення в'язкості суспензії, формування драглеподібної консистенції та, як наслідок, зниження розчинності рідких препаратів. Отже, застосування у складі захисного середовища лише білку дає змогу зберегти дисперсність системи та уникнути зниження розчинності, а встановлена концентрація казеїну (9-11) % забезпечує необхідний рівень буферності та стабільності суспензії упродовж зберігання. Рідкий бактеріальний препарат, одержаний у такий спосіб, містить у 1 г не менше 1·1010 КУО активних живих клітин з коротшим, порівняно з сухими варіантами цих самих препаратів, на 1-2 години терміном реактивації, що дозволяє знизити дозу закваски, необхідної для ферментування 1 т молочної основи до 20-50 г. Порівняльну характеристику препаратів термофільних молочних стрептококів, які застосовують для виробництва традиційних кисломолочних продуктів, вироблених за відомим та запропонованим способами, наведено у таблиці 1. Завдяки застосуванню спеціального захисного середовища з високою буферною ємністю термін придатності до використання рідких концентрованих заквасок термофільних молочних стрептококів прямого внесення за умови зберігання у побутовому холодильнику за температури (4±2)°С подовжується до (60±5) діб без істотного зниження концентрації клітин молочнокислих бактерій та втрати їхньої активності. Здатність концентрованих заквасок термофільних молочних стрептококів до зберігання наведено у таблиці 2. Таким чином, створені умови забезпечують консервування мікробних клітин, стабілізують суспензію бактеріальної маси, дають змогу подовжити термін зберігання отриманої концентрованої закваски термофільних молочних стрептококів та використовува ти її для безпосереднього ферментування молочної основи під час виробництва молочних продуктів. Спосіб здійснюють таким чином. Ростове середовище інокулюють термофільними молочними стрептококами та культивують за оптимальної температури росту. Біомасу мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища центрифугуванням та зважують. Сиру біомасу змішують зі захисним середовищем, що містить 10 % казеїну, у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5). Активна кислотність отриманої суспензії становить 6,5-7,0 од. рН, чисельність молочнокислих бактерій - (1,05,0)·1010 КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії 20-30 %. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж (60±5) діб. Приклади здійснення способу Приклад 1. Ростове середовище інокулюють молочнокислими бактеріями виду Streptococcus salivarius ssp. thermophilus та культивують за температури (40±1)°С. Біомасу мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища центрифугуванням. Сиру біомасу зважують та змішують зі захисним середовищем, що містить 10 % казеїну, у співвідношенні 1:1. Активна кислотністьотриманої суспензії становить 6,7 од. рН, чисельність молочних стрептококів - 3,0·1010 КУО/г, вміст сухих 5 83967 речовин у суспензії -26 %. Тривалість сквашування молока за температури (40±1)°С і дози внесення 50 г/т становить 5,5 год. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж 55 діб. Наприкінці терміну придатності до використання концентрована закваска характеризувалася рівнем активної кислотності 6,3 од. рН, чисельністю молочних стрептококів 1,2·1010 КУО/г та активністю сквашування молока 6,5 год. Приклад 2. Ростове середовище інокулюють молочнокислими бактеріями виду S. salivarius ssp. thermophilus та культивують за температури (40±1)°С. Біомасу мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища центрифугуванням. Сиру біомасу зважують та змішують зі захисним середовищем, що містить 5 % казеїну, у співвідношенні 1:1. Активна кислотність отриманої суспензії становить 6,1 од. рН, чисельність молочних стрептококів - 3,0·1010 КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії - 24 %. Тривалість сквашування молока за температури (40±1)°С і дози внесення 50 г/т становить 6,0 год. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж 60 діб. Наприкінці терміну придатності до використання концентрована закваска термофільних молочних стрептококів характеризувалася рівнем активної кислотності 5,6 од. рН, чисельністю мікроорганізмів 6,5·109 КУО/г та активністю 6 сквашування молока 7,5 год. Показники якості концентрованих заквасок, отриманих за прикладами, наведено у таблиці 3. Таким чином, концентрована закваска прямого внесення термофільних молочних стрептококів, одержана за прикладом 1, характеризується високою стійкістю упродовж 55-65 діб, зберігаючи високі рівні чисельності молочнокислих бактерій та активності ферментування молочної основи завдяки буферній ємності. Захисне середовище, використане для одержання концентрованої закваски термофільних молочних стрептококів за прикладом 2, не забезпечувало належної здатності до зберігання внаслідок зниження активної кислотності, що призводило до швидкого відмирання молочнокислих мікроорганізмів та сповільнення сквашування молока. Запропонований спосіб одержання концентрованої закваски термофільних молочних стрептококів дозволяє виробляти заквашувальні препарати прямого внесення у рідкій формі, які не потребують значних матеріальних витрат на їхнє виробництво, є простими у використанні та здатні до достатньо тривалого зберігання впродовж (60±5) діб за умов побутового холодильника за температури (4±2)°С і при цьому мають високу швидкість реактивації під час внесення їх у молочну основу. Таблиця 1 Порівняльна характеристика заквасок термофільних молочних стрептококів, вироблених за відомими способами і способом, що заявляється Ліофілізовані баккон- Концентровані заквасцентрати прямого вне- ки прямого внесення сення Показники Рідкі закваски Чисельність молочнокислих бактерій, КУО/г Термін придатності для використання за температури (4-6)°С, діб 107-108 1010-1011 109-1010 2-3 120-180 55-65 шляхом приготуван- безпосереднє внесення безпосереднє внесення ня материнської та до молочної основи до молочної основи виробничої заквасок Спосіб застосування Кількість закваски, що необхідна для ферментування 1 т молочної основи, г Тривалість утворення молочного згустку під час ферментування, годин: (1-5)-10 3 5-20 20-50 5,0-5,5 7,0-8,0 5,5-6,5 Таблиця 2 Здатність до зберігання концентрованої закваски термофільних молочних стрептококів прямого внесення для молочних продуктів Тривалість зберігання за температури (4-6)°С щойно вироблені 30 діб 50 діб 60 діб 65 діб Чисельність лактобактерій, КУО/г 5,0·1010 2,8·1010 1,5·1010 1,0·1010 1,0·1010 Тривалість утворення молочного згустку, год 5,5 6,0 6,5 6,5 6,5 Активна кислотність, од. рН 6,60 6,45 6,40 6,35 6,35 7 83967 8 Таблиця 3 Порівняльна характеристика концентрованих заквасок прямого внесення термофільних молочних стрептококів для молочних продуктів, вироблених за прикладами, та бактеріального препарату прямого внесення для ряжанки Назва показника Бакконцентрат для ряжанки Масова частка сухи х речовин, % 95 Загальна чисельність молочнокис1,0·1011 лих бактерій, КУО/г Щойно виТривалість сквашування молока за роблені 7,0 внесення рекомендованої дози, год. Активна кислотність суспензії, од. рН Загальна чисельність молочнокис5,0·1010 Наприкінці лих бактерій, КУО/г терміну Тривалість сквашування молока за 8,0 зберігання внесення рекомендованої дози, год. Активна кислотність суспензії, од. рН Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Підписне Приклад 1 26 Приклад 2 24 3,0·1010 3,0·1010 6,0 6,0 6,7 6,1 1,2·1010 6,5·109 6,5 7,5 6,3 5,6 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601