Спосіб одержання концентрованих заквасок прямого внесення для молочних продуктів

1. Спосіб одержання концентрованих заквасок прямого внесення для молочних продуктів, що передбачає приготування інокуляту мезофільних молочнокислих бактерій, культивування мікроорганізмів у ростовому середовищі за оптимальної температури росту, відокремлення бактеріальної маси, який відрізняється тим, що бактеріальну масу молочнокислих бактерій змішують у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5) з розчином захисного середовища такого складу: 7% Na2HPO4.12H2O, 5% NaCl, 2% 3MgCO3.Mg(OH)2.3H2O і 1% лактози. 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 у технології блочних твердих сичужних сирів ["Закваска бактериальная "Словянская", ТУ У 46.83 України 0243-93]. Використання цієї бактеріальної закваски пов'язане з виготовленням на її основі виробничої закваски. 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 107-10 8 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 молочнокислих 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 у молочну основу, оскільки мікроорганізми знаходяться у стані анабіозу після сублімації. Це призводить до подовження процесу ферментування: 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 сушіння значних об'ємів біомаси. (19) UA (11) 80508 (13) C2 (21) a200608638 (22) 01.08.2006 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. №15, 2007р. (72) Кігель Наталя Федорівна, Годовиченко Олександр Георгійович, Романчук Ірина Олегівна, Кістень Олександр Григорович, Шульга Наталія Михайлівна (73) ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ МОЛОКА ТА М'ЯСА УААН (56) UA A 39535, 15.06.2001 UA C2 57111, 15.06.2003 UA A 24636, 30.10.1998 UA A 33321, 15.02.2001 SU A 1159949, 07.06.1985 3 Також існує спосіб одержання бактеріального препарату прямого внесення для сметани, який передбачає приготування ростового середовища, внесення інокуляту молочнокислих бактерій, культивування, відокремлення біомаси, змішування її з захисним середовищем, яке містить 22% сухих речовин, у співвідношенні 1,0.(1,5-2,0), заморожування і сушіння сублімацією [Патент України 39535 A, C12N1/20 Спосіб одержання бактеріального препарату прямого внесеня для сметани, Заявл. 03.10.2000, Опубл. 15.06.2001, Бюл. №5]. Цей спосіб дозволяє одержати ліофілізований бактеріальний препарат, який містить мезофільні лактококи у кількості до 1.1011 КУО/г та здатний до зберігання впродовж 6 місяців за температури (4-6)°С та 12 місяців за температури мінус (18-20) °С. Однак, більшість мезофільних молочнокислих мікроорганізмів є чутливими до заморожування та сушіння, внаслідок чого під час ліофілізації гине до 20% бактерій та втрачається рівень їхньої активності. В результаті цього тривалість сквашування молочної основи за температури (32±1)°С при внесенні цього бакконцентрату у кількості 10 г/т становить 1213 годин. Основним завданням винаходу є розроблення способу одержання концентрованих заквасок з високими вмістом життєздатних молочнокислих бактерій та рівнем активності сквашування молочної основи, застосування яких у виробництві ферментованих молочних продуктів передбачає їхнє безпосереднє внесення до молочної основи. У способі, що заявляється, пропонується проведення нарощування бактеріальної маси у відповідному ростовому середовищі за оптимальних умов розвитку мікрофлори, відокремлення її від ростового середовища та змішування сирого препарату зі захисними середовищами, які забезпечують стабільність чисельності та активності бактеріальних клітин. Така технологія концентрованих заквасок виключає стадію сушіння, а живі бактеріальні клітини зберігають у захисних середовищах, які мають високу буферну ємність. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання концентрованих заквасок прямого внесення для ферментованих молочних продуктів передбачають проведення таких технологічних операцій: приготування інокуляту термофільних чи мезофільних молочнокислих бактерій, культивування мікроорганізмів у ростовому середовищі за оптимальних температур росту, відокремлення бактеріальної маси, змішування бактеріальної маси зі захисним середовищем у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5), бактеріальну масу термофільних молочнокислих бактерій змішують з (9-11)% розчином казеїну, а бактеріальну масу мезофільних молочнокислих бактерій змішують зі захисним середовищем, що містить 7% Na2HPO4×12H2О, 5% NaCl, 2% 3MgCO3×Mg(OH)2×3Н2О і 1% лактози, зберігання концентрованих заквасок проводять упродовж 60±5 діб за температури (4±2)°С. Згідно зі способом, що пропонується, кожну бактеріальну масу молочнокислих бактерій вологістю 50-60% і з вмістом життєздатних клітин 10101011 КУО/г змішують зі захисними середовищами у 80508 4 співвідношенні 1,0:(1,0-1,5) до одержання суспензії із вмістом сухих речовин 20-30%: біомасу термофільних молочнокислих бактерій - із (9-11)% розчином казеїну, а бактеріальну масу мезофільних молочнокислих бактерій - із розчином, що містить 7% гідрофосфату натрію 12-водного (Na2 НРО4×12H2O), 5% хлористого натрію (NaCl), 1% лактози та 2% антацидної сполуки карбонату магнію лужного (3MgCO3×Mg(OH)2×3H2O), 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 молочнокислих бактерій була його висока буферна здатність. Оскільки казеїн - білок з вираженими амфотерними властивостями, збільшення його концентрації у розчині призводить до збільшення буферної ємності системи b=d(C)/d(pH), де b - буферна ємність, d(C) - зміна концентрації речовини, d(pH) - зміна активної кислотності. Так, якщо буферна ємність системи після внесення 1% казеїну становить b 1%=0,27, то за збільшення концентрації казеїну втричі її значення зростає до b 3%=0,57, а в разі застосування 10% казеїну b 30%=4,03. На відміну від традиційних захисних середовищ на основі молока, сахарози та/чи натрію цитриново кислого однозаміщеного, які застосовуються у виробництві бактеріальних концентратів, запропонована система запобігає надлишковому підвищенню кислотності середовища упродовж гарантованого терміну зберігання. За відсутності вуглеводів у середовищі не відбуваються процеси бродіння. Крім того, у присутності вуглеводів більшості термофільних лактобактерій властива здатність до синтезу екзополісахаридів. Це призводить до значного підвищення в'язкості суспензії, формування драглеподібної консистенції та, як наслідок, зниження розчинності рідких препаратів. Застосування у складі захисного середовища лише білку дає змогу зберегти дисперсність системи та уникнути зменшення розчинності, а встановлена концентрація казеїну (9-11)% забезпечує необхідну буферність суспензії та стабільність упродовж зберігання. Альтернативою традиційним захисним середовищам для консервування бактеріальної маси мезофільних молочнокислих бактерій є застосування захисного середовища, яке поряд з розчинними речовинами 5% хлористого натрію, 7% гідрофосфату натрію 12-водного та 1% лактози, містить 2% карбонату магнію лужного. Залучення до складу захисної системи антацидної речовини обумовлено її здатністю утворювати у водній фазі доволі стійку однорідну сметаноподібну дисперсію та забезпечувати внутрішній контроль кислотності суспензії. Під час розчинення у воді, зокрема, лужного карбонату магнію, спостерігають нещільні утворення різного розміру, що свідчить про аморфний характер цієї речовини, завдяки чому утворена дисперсія має значну стійкість. Окрім того, поєднання складників цього захисного середовища у вказаних концентраціях у складі захисних середовищ справляє виражену буферну дію, забезпечуючи стабільну активну кислотність середо 5 вища, близьку до нейтральної. Завдяки цьому можна уникнути різких знижень кислотності як під час стерилізації розчину, так і впродовж зберігання суспензії бактеріальних клітин. Зміна концентрацій даних сполук у захисному середовищі призводить до порушення буферної системи, тобто зміни рівня активної кислотності середовища, що негативно позначається на здатності до зберігання і активності молочнокислих бактерій. Змішування бактеріальної маси молочнокислих мікроорганізмів із захисним середовищем у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5) дозволяє одержати суспензію з вмістом сухих речовин 20-30%. Рідкий бактеріальний препарат, одержаний у такий спосіб, містить у 1 г не менше 1×1010 КУО життєздатних клітин. Завдяки такій високій концентрації клітин необхідна доза концентрованої закваски для ферментування 1 т молочної основи становить 2050г. Оскільки для заквашування використовуються живі бактеріальні культури, які не підлягали сушінню, тривалість реактивації мікроорганізмів коротша на 1-2 години, ніж у сублімованих варіантів цих самих препаратів. Порівняльну характеристику препаратів молочнокислих бактерій, які застосовуються у виробництві традиційних кисломолочних продуктів, вироблених за відомим та запропонованим способами, наведено у таблиці 1. За рахунок застосування спеціальних захисних середовищ з високою буферною ємністю термін придатності для використання рідких концентрованих заквасок 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 лактобактерій та мезофільних лактококів до зберігання наведено у таблиці 2. Таким чином, створені умови забезпечують консервування мікробних клітин, стабілізують суспензію бактеріальної маси, дають змогу подовжити термін зберігання отриманих концентрованих заквасок та використовувати їх для безпосереднього ферментування молочної основи під час виробництва молочних продуктів. Спосіб здійснюють таким чином. Ростове середовище інокулюють термофільними або мезофільними молочнокислими бактеріями та культивують за оптимальної температури росту. Біомасу мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища шляхом центрифугування та зважують. Сиру біомасу термофільних молочнокислих бактерій змішують зі захисним середовищем, що містить 10% казеїну, у співвідношенні 1,0:(1,0-1,5), відповідно. Сиру біомасу мезофільних молочнокислих бактерій змішують зі захисним середовищем, що містить 5% хлористого натрію, 7% гідрофосфату натрію 12-водного, 2% карбонату магнію лужного та 1% лактози, у співвідношенні 1:1,0-1:1,5, відповідно. Активна кислотність отриманої суспензії становить 6,5-7,0 од. рН, чисельність молочнокислих бактерій - (1,0-5,0)×1010КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії - 20-30%. Концентровану закваску фа 80508 6 сують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж (60±5) діб. Приклади здійснення способу Приклад 1. Ростове середовище інокулюють лактобактеріями 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 кислотність отриманої суспензії становить 6,7 од. рН, чисельність молочнокислих бактерій - 3,0×1010 КУО/г, вміст сухих 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 лактобактерій 1,2×1010 КУО/г та активністю сквашування молока 6,5 год. Приклад 2. Ростове середовище інокулюють лактобактеріями 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 молочнокислих бактерій - 3,0×1010 КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії - 24%. Тривалість сквашування молока за температури (40±1)°С і дози внесення 50г/т становить 6,0год. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж 60 діб. Наприкінці терміну придатності до використання концентрована закваска характеризувалася рівнем активної кислотності 5,6 од. рН, чисельністю лактобактерій 6,5×109 КУО/г та активністю сквашування молока 7,5 год. Приклад 3. Ростове середовище інокулюють лактобактеріями видів Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis bv. diacetilactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris та культивують за температури (32±1)°С. Біомасу мезофільних молочнокислих мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища центрифугуванням. Сиру біомасу зважують та змішують зі захисним середовищем, що містить 5% хлористого натрію, 7% гідрофосфату натрію 12-водного, 2% карбонату магнію лужного та 1% лактози, у співвідношенні 1:1. Активна кислотність отриманої суспензії становить 7,0 од. рН, чисельність молочнокислих бактерій - 5,0-1010 КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії - 28%. Тривалість сквашування молока за температури (32±1)°С і дози внесення 50 г/т становить 10,0 год. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж 65 діб. Наприкінці терміну придатності до використання концентрована закваска характеризувалася рівнем активної кислотності 6,4 од. рН, чисельністю лактобактерій 1,0×1010 КУО/г та активністю сквашування молока 11,0 год. 7 80508 Приклад 4. Ростове середовище інокулюють лактобактеріями виду L. lactis ssp. lactis, L. lactis ssp. lactis bv. diacetilactis, L. lactis ssp. cremoris та культивують за температури (32±1)°С. Біомасу мікроорганізмів відокремлюють від ростового середовища центрифугуванням. Сиру біомасу зважують та змішують зі захисним середовищем, що містить 10% сахарози та 5% натрію цитриновокислого однозаміщеного, у співвідношенні 1:1. Активна кислотність отриманої суспензії становить 5,7 од. рН, чисельність молочнокислих бактерій 5,0×1010 КУО/г, вміст сухих речовин у суспензії 21%. Тривалість сквашування молока за температури (32±1)°С і дози внесення 50 г/т становить 10,0 год. Концентровану закваску фасують та зберігають за температури (4±2)°С упродовж 60 діб. Наприкінці терміну придатності до використання концентрована закваска характеризувалася рівнем активної кислотності 5,1 од. рН, чисельністю лактобактерій 5,8×108 КУО/г та активністю сквашування молока 16,0год. Показники якості бактеріальних концентратів, отриманих за прикладами, наведено у таблиці 3. 8 Таким чином, концентровані закваски прямого внесення термофільних та мезофільних молочнокислих бактерій, одержані за прикладами 1 13, характеризуються високою стійкістю упродовж 5565 діб, зберігаючи високі рівні чисельності лактобактерій та активності ферментування молочної основи завдяки буферній ємності. Захисні середовища, використані для одержання концентрованих заквасок за прикладами 2 і 4, не забезпечували здатності до зберігання внаслідок зниження активної кислотності, що призводило до швидкого відмирання молочнокислих мікроорганізмів та уповільнення сквашування молока. Запропонований спосіб одержання концентрованих заквасок дозволяє виробляти заквашувальні препарати прямого внесення у рідкій формі, які не потребують значних матеріальних витрат на їхнє виробництво, є легкими 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, вироблених за відомими способами і способом, що заявляється Ліофілізовані бакконцеКонцентровані закваснтрати прямого внеки 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 Спосіб застосування Кількість закваски, необхідна для ферментування 1 т молочної основи, г Тривалість утворення молочного згустку під час ферментування, годин: - термофільними молочнокислими стрептококами - мезофільними лактококами шляхом приготуванбезпосереднє внесення безпосереднє внесення материнської та до молочної основи ня до молочної основи виробничої заквасок (1-5)×103 5-20 20-50 5,0-5,5 9,0-10,0 7,0-8,0 12,0-13,0 5,5-6,5 10,0-11,0 Таблиця 2 Здатність до зберігання концентрованих заквасок прямого внесення для ферментованих молочних продуктів Концентрована закваска термофільних Концентрована закваска мезофільних ластрептококів ктококів Тривалість тривалість зберігання за темтривалість чисельність активна кисутворення активна кис- чисельність ператури утворення лактобактерій, молочного лотність, од. лактококів, лотність, од. (4-6)°С молочного КУО/г рН КУО/г рН згустку, гозгустку, годин дин щойно вироблені 5,5 6,60 10,0 6,50 5,0×1010 5,8×1010 30 діб 6,0 6,45 10,5 6,35 2,8×1010 3,6×1010 50 діб 6,5 6,40 11,0 6,30 1,5×1010 1,2×1010 60 діб 6,5 6,35 11,0 6,30 1,0×1010 1,1×1010 65 діб 6,5 6,35 11,0 6,30 1,0×1010 1,0×1010 9 80508 10 Таблиця 3 Порівняльна характеристика концентрованих заквасок прямого внесення для ферментованих молочних продуктів, вироблених за прикладами, та бактеріальних препаратів прямого внесення для ряжанки і сметани Назва показника Баккон центрат для Приклад 1 ряжанки Наприкінці терміну Щойно вироблені зберігання Масова частка сухих речовин,% Загальна чисельність молочнокислих бактерій, КУО/г Тривалість сквашування молока за внесення рекомендованої дози, Активна кислотність суспензії, од.рН Загальна чисельність молочнокислих бактерій, КУО/г Тривалість сквашування молока за внесення рекомендованої дози, Активна кислотність суспензії, од. рН Комп’ютерна верстка В. Клюкін Приклад 2 Бакпре парат для сметани Приклад 3 Приклад 4 95 26 24 95 28 21 1,0×1011 3,0×1010 3,0×1010 1,0×1011 5,0-1010 5,0-1010 7,0 6,0 6,0 12,0 10,0 10,0 6,7 6,1 7,0 5,7 5,0×1010 1,2×1010 6,5×109 5,0×1010 1,0×1010 5,8×108 8,0 6,5 7,5 13,0 11,0 16,0 6,3 5,6 6,4 5,1 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601