Молочнокислые бактерии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)» (Университет машиностроения)

ОТЧЕТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

Молочнокислые бактерии

Зав. кафедрой д.т.н., профессор Бирюков В.В.

Руководитель проекта преподаватель

каф. ЭиПБ. Самохвалова Н.С.

Москва 2015

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Виды бактерий, их морфология и характеристики

1.2 Технология производства молочнокислых продуктов

2. Материалы и методы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Молочнокислые бактерии интересные микроорганизмы, которые интересуют ученых из-за своих функций и характеристик. Изучение наличия молочнокислых бактерий в продуктах питания было одной из основных задач, поставленных перед студентами в этой НИР.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Виды бактерий, их морфология и характеристики

Молочнокислые бактерии представлены разнообразными по форме палочками: от коротких коккообразных до длинных нитевидных. Длина клеток у различных культур одних и тех же видов зависит от состава среды, присутствия кислорода, способа инкубации.

Большинство молочнокислых бактерий -- пробиотические штаммы, изолированные из кишечной флоры здорового человека (бифидо- и лактобактерии), сохраняющие жизнеспособность при прохождении через желудочно-кишечный тракт и благоприятно действующие на здоровье человека, что подтверждено клиническими испытаниями. Их вводят в состав лекарственных препаратов, пищевых добавок, а в последнее время -- и кисломолочных продуктов.

Молочнокислые бактерии, как и все прокариоты не имеют ядра. Носителем наследственной информации выступает спиральная нить ДНК, локализованная в цитоплазме. От окружающей среды внутреннее содержимое ограничено оболочкой и тонкой цитоплазматической мембраной.

Размножаются молочнокислые бактерии делением перегородкой, что приводит к образованию цепочек. Ультратонкое строение клеток этих бактерий во многом сходно с другими грамположительными бактериями.

На агаризованных средах молочнокислые бактерии образуют мелкие. Молочнокислые бактерии требовательны к источникам питания, растут на средах, содержащих растительные отвары, мясные и дрожжевые экстракты, белковые гидролизаты, так как эти бактерии нуждаются в аминокислотах, витаминах и ряде неорганических соединений.

В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений, в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб.

Род Streptococcus (вид Streptococcus Lactis) -- это кокки овальной формы 0.8-1.2 мкм, которые образуют цепочки различной длины. При старении цепочка дробится.

Род Streptococcus diacetilactis -- это более мелкие кокки, диаметр которых 0.5-0.7 мкм. Они образуют цепочки различной длины, продукты жизнедеятельности которых придают аромат продукту.

Род Lactobacillus -- представляет собой палочковидные клетки:6- 8 мкм длиной, образующие короткие цепочки. Самыми известными представителями этого рода являются виды Lactobacillus bulgaricus и Lactobacillus acidophilus

- Lactobacillus bulgaricus - болгарская палочка. Бактерия названа так, потому что в свое время была выделена из болгарского кислого молока. Бесспоровая неподвижная бактерия, достигающая 20м в длину и часто соединяющаяся в короткие цепочки. Является термофильной, и лучше всего растет при температуре от 40 °C.

- Lactobacillus acidophilus - вид грамположительных анаэробных неспорообразующих бактерий.

- Lactobacillus leichmannii - этот вид также входит в подгруппу термобактерий. Клетки бактерий более мелкие, длиной около 4 и шириной 0,6-1 мкм, расположены одиночно или цепочками. Характерно наличие в клетках двух или более зерен волютина.

- Lactobacillus plantarum сбраживает многие сахара, в том числе мальтозу и сахарозу. Он требует для своего развития богатые среды, содержащие разнообразные углеводы, витамины, аминокислоты. Оптимальная температура для его развития 30°С, однако может расти в довольно широких пределах температуры (15-38°С). Отличается спиртоустойчивостью, выдерживая концентрацию спирта до 20% об. Вид L. plantarum постоянно встречается в заквасках и играет основную роль в процессе кислотонакопления.

- Lactobacillus casei - данный вид также относится к подгруппе стрептобактерий и является гомоферментативным по характеру брожения. По морфологическим, культуральным и физиологическим признакам он очень близок к L. plantarum, а поэтому и трудно отличим от него. Существенным различием является способность L. plantarum расти в среде, содержащей 0,4% шпуля.

- Lactobacillus brevis - вид относится к подгруппе бета-бактерий. Сбраживает глюкозу с образованием углекислого газа. Клетки преимущественно короткие (2/4Х0,7/1 мкм) без включений зерен волютина, расположены одиночно или цепочками разной длины. Колонии мелкие, выпуклые, беловатые, блестящие. Оптимальная температура роста 30°С, но может расти и при более низких температурах (15°С).

- Lactobacillus fermenti - этот вид также является гетероферментативным. Имеет клетки в виде коротких палочек (2/ЗХ X0,5/1 мкм), расположенных одиночно или цепочками. По культуральным и физиологическим свойствам довольно близок к другим видам подгруппы бета-бактерий. Отличительная особенность этого вида заключается в том, что он не растет на средах с содержанием 0,4% типуля и температурный оптимум роста у него значительно выше - в пределах 37-40°С. При 15°С рост не наблюдается. Вид L. fermenti часто встречается в заквасках и, по-видимому, является специфичным для хлебопекарного производства.

- Lactobacillus buchneri - вид относится к гетероферментативным бактериям. Клетки очень мелкие - 0,74-4X0,35 мкм, расположены одиночно, попарно, часто длинными цепочками. Колонии мелкие, выпуклые, непрозрачные, желтоватые. Растет в широком диапазоне температур- от 15 до 45°С. От вида L. fermenti отличается способностью расти в присутствии типуля, от вида L. brevis -по способности сбраживать мелецитозу. Вид L. buchneri описан в заквасках, но встречается в них в незначительном количестве. [Квасников В. И., Нестеренко О. А. Молочнокислые бактерии и пути их использования, «Наука», 1975, стр. 1--384. ]

Первым из исследователей, предположившим, что некоторые бактерии совсем не губительны для человека, а напротив, могут оказывать позитивное влияние на здоровье, был знаменитый русский ученый Илья Ильич Мечников. Еще в самом начале XX в. он провел исследования по возможности восстановления кишечной микрофлоры с помощью молочнокислой палочки. В результате серьезных и кропотливых исследований ученым были изучены свойства бактерии, которую он назвал «болгарской палочкой» (в современной классификации --Lactobacillus bulgaricus), а также разработан рецепт кисломолочного напитка -- прообраза современного йогурта. Сам И. И. Мечников, его коллеги и знакомые на протяжении многих лет регулярно употребляли этот напиток, который также называют «мечниковской простоквашей», и на собственном опыте смогли убедиться в его полезных качествах.

В настоящее время известны разнообразные положительные эффекты молочнокислых пробиотических бактерий, подтвержденные многочисленными клиническими исследованиями.

Кисломолочные продукты входят в рацион любого человека. В зависимости от сочетания родов и видов кисломолочных бактерий, из них получают различные кисломолочные продукты. Со временем появилось много вопросов о качественном составе и влиянии на организм человека кисломолочных продуктов. (табл. 1). Качественный состав молочнокислых продуктов в соответствии с ГОСТ

1.2 Технология производства молочнокислых продуктов

Получение молочных продуктов в пищевой промышленности построено на процессах ферментации. Основой биотехнологии молочных продуктов является молоко. Молоко (секрет молочных желез) - уникальная естественная питательная среда. Она содержит 82-88% воды и 12-18% сухого остатка. В состав сухого молочного остатка входят белки (3,0-3,2%), жиры (3,3-6,0%), углеводы (молочный сахар лактоза - 4,7%), соли (0,9-1%), минорные компоненты (0,01%): ферменты, иммуноглобулины, лизоцим и т.д. Молочные жиры очень разнообразны по своему составу. Основные белки молока - альбумин, казеин. Благодаря такому составу молоко представляет собой прекрасный субстрат для развития микроорганизмов. В сквашивании молока обычно принимают участие стрептококки и молочнокислые бактерии. Путем использования реакций, которые сопутствуют главному процессу сбраживания лактозы получают и другие продукты переработки молока: сметану, йогурт, сыр и т.д. Свойства конечного продукта зависят от характера и интенсивности реакций ферментации. Те реакции, которые сопутствуют образованию молочной кислоты, определяют обычно особые свойства продуктов. Например, вторичные реакции ферментации, идущие при созревании сыров, определяют вкус отдельных их сортов. В таких реакциях принимают участие пептиды, аминокислоты и жирные кислоты, находящиеся в молоке.

Все технологические процессы производства продуктов из молока делятся на две части: 1) первичная переработка - уничтожение побочной микрофлоры; 2) вторичная переработка. Первичная переработка молока включает в себя несколько этапов. Сначала молоко очищается от механических примесей и охлаждается, чтобы замедлить развитие естественной микрофлоры. Затем молоко сепарируется (при производстве сливок) или гомогенизируется. После этого проводят пастеризацию молока, при этом температура поднимается до 80оС, и оно закачивается в танки или ферментеры. Вторичная переработка молока может идти двумя путями: с использованием микроорганизмов и с использованием ферментов. С использованием микроорганизмов выпускают кефир, сметану, творог, простокваши, казеин, сыры, биофруктолакт, биолакт, с использованием ферментов - пищевой гидролизат казеина, сухую молочную смесь для коктейлей и т.д. При внесении микроорганизмов в молоко лактоза гидролизуется до глюкозы и галактозы, глюкоза превращается в молочную кислоту, кислотность молока повышается, и при рН 4-6 казеин коагулирует.

Молочнокислое брожение глюкозы является основным процессом при изготовлении заквасок, сыра и кисломолочных продуктов, а молочнокислые бактерии -- наиболее важной группой микроорганизмов для молочной промышленности.

Молочнокислое брожение -- процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота. Название получило по характерному продукту -- молочной кислоте. Для молочнокислых бактерий является основным путем катаболизма углеводов и основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках.

Различают гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение, в зависимости от выделяющихся продуктов помимо молочной кислоты и их процентного соотношения. Отличие также заключается и в разных путях получения пирувата при деградации углеводов гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями.

При гомоферментативном молочнокислом брожении углевод сначала окисляется до пирувата по гликолитическому пути, затем пируват восстанавливается до молочной кислоты НАДН+Н (образовавшегося на стадии гликолиза при дегидрировании глицеральдегид-3-фосфата) при помощи лактатдегидрогеназы. От стереоспецифичности лактатдегидрогеназы и наличия лактатрацемазы зависит, какой энантиомер молочной кислоты будет превалировать в продуктах- L-, D- молочная кислота или же DL-рацемат. Продуктом гомоферментативного молочнокислого брожения является молочная кислота, которая составляет не менее 90 % всех продуктов брожения. Примеры гомоферментативных молочнокислых бактерий: Lactobacillus casei, L. acidophilus, Streptococcus lactis12. Продукты гомоферментативного брожения: простокваши, йогурты, ацидофильные продукты, сметана, творог и творожные изделия.

Для процессов ферментации молока используются чистые культуры микроорганизмов, называемые заквасками. Исключение составляют закваски для кефиров, которые представляют естественный симбиоз нескольких видов молочнокислых грибков и молочнокислых бактерий. Этот симбиоз в лабораторных условиях воспроизвести не удалось, поэтому поддерживается культура, выделенная из природных источников. При подборе культур для заквасок придерживаются следующих требований:

- состав заквасок зависит от конечного продукта (например, для получения ацидофилина используется ацидофильная палочка, для производства простокваши - молочнокислые стрептококки);

- штаммы должны отвечать определенным вкусовым требованиям;

- продукты должны иметь соответствующую консистенцию, от ломкой крупитчатой до вязкой, сметанообразной;

- определенная активность кислотообразования;

- фаго-резистентность штаммов (устойчивость к бактериофагам);

- способность к синерезису (свойству сгустка отдавать влагу);

- образование ароматических веществ;

- сочетаемость штаммов (без антагонизма между культурами);

- наличие антибиотических свойств, т.е. бактериостатическое действие по отношению к патогенным микроорганизмам;

- устойчивость к высушиванию.

Культуры для заквасок выделяются из природных источников, после чего проводится направленный мутагенез и отбор штаммов, отвечающих перечисленным выше требованиям.

Безопасность при засевании м/о в кисломолочные продукты

Наибольшую потенциальную опасность в эпидемиологическом отношении представляет производство кисломолочных продуктов. Это связано с тем, что процесс производства кисломолочных продуктов протекает длительное время, в течение которого появляются благоприятные возможности для размножения микроорганизмов, оставшихся после пастеризации, а также попавших в молоко в результате вторичного обсеменения.

После внесения закваски размножение большинства микроорганизмов подавляется. Однако в условиях медленного нарастания кислотности в результате пониженной активности закваски они могут активно размножаться, в частности интенсивно развивается бактериофаг. Микробы интенсивно развиваются также, если молоко загрязнено малыми дозами антибиотиков или другими ингибирующими веществами.

Кисломолочные продукты не подвергают дополнительной термической обработке. Поэтому ко всем операциям по изготовлению кисломолочных продуктов должны предъявляться повышенные санитарно-гигиенические и противоэпидемические требования.

Для получения безопасных в эпидемиологическом отношении кисломолочных продуктов необходимо следующее: направлять на изготовление кисломолочных продуктов только пастеризованное сырье; нормализацию и гомогенизацию проводить до пастеризации: пастеризацию молока проводить при более жестких режимах, чем установлено технологическими инструкциями; закваску вносить немедленно после заполнения емкости или в процессе заполнения; не допускать выдержки молока при температуре сквашивания без закваски; строго контролировать количество и качество вносимой закваски, продолжительность сквашивания; максимально сокращать производство кисломолочных продуктов термостатным способом (полностью переходить на резервуарный способ).

Для выработки гарантированного по санитарным показателям качества кисломолочных продуктов требуется строгое соблюдение гигиенических правил и технологических режимов на всех участках производства продукции.

Кисломолочные продукты в основном производят по общей технологической схеме - сквашиванием закваской пастеризованного (или стерилизованного) молока. Производство отдельных продуктов отличается, как правило, температурными режимами некоторых операций, внесением наполнителей и применением заквасок различного состава.

Кисломолочные продукты вырабатывают термостатным и резервуарным способами. При термостатном способе сквашивание, охлаждение и созревание осуществляют в бутылках в термостатных и хладостатных камерах. При резервуарном - эти процессы происходят в одной емкости. После перемешивания сгустка в резервуаре в тару разливают фактически готовый продукт, который необходимо дополнительно охладить. Резервуарный способ исключает дополнительное загрязнение продукции, что особенно важно в противоэпидемическое отношении.

Для производства кисломолочных продуктов к молоку предъявляют повышенные гигиенические требования. Поступившее молоко подвергают очистке и нормализации, после чего направляют на тепловую обработку. Категорически запрещается проводить нормализацию после пастеризации во избежание вторичного обсеменения молока.

Тепловую обработку производят при более жестких режимах, чем при производстве питьевого молока. Пастеризацию смеси осуществляют при высоких температурах (87±2°С, 92±2°С) с соответствующей выдержкой (10-15, 2-8 мин). Для украинской простокваши, варенца и некоторых других кисломолочных продуктов необходима еще более высокая термическая обработка смеси: 97±2°С с выдержкой 60±20 мин. Такая тепловая обработка не только полностью разрушает патогенные микробы, но и уменьшает количество другой микрофлоры, которая может повлиять на активность закваски.

Особенно важна бактериальная чистота молока, поскольку при сквашивании создаются оптимальные температурные условия для развития оставшейся микрофлоры, что приводит к ухудшению санитарных показателей продукции и может послужить причиной выпуска продукции, небезопасной в эпидемиологическом отношении.

Процесс пастеризации контролируют так же, как и при производстве питьевого молока. После охлаждения до температуры заквашивания молоко направляют в резервуары и в них вносят закваску. [ Калинина Л. В., Ганина В. И., Дунченко Н. И. Технология цельномолочных продуктов, С.-Петербург: Гиорд, 2008 ]

Серьезную опасность при производстве закваски молочнокислых бактерий представляют фаги, которые найдены для всех стрептококков и многих видов молочнокислых палочек. Если не требуется выделить бактериальную массу после выращивания, то можно в качестве основного использовать цельное или обезжиренное молоко. В последнем случае урожай молочнокислых бактерий составляет 1,0-10 4-2,0-10 клеток в 1 мл среды.

Содержание молочнокислых бактерий в 1 мл жидкости должно быть не менее 100 млн. клеток по высеву на твердую питательную среду в момент выпуска и 10 млн. клеток в период срока годности закваски. Присутствие посторонних микроорганизмов не допускается.

Отношения между микроорганизмами также могут иметь различную форму, часто можно наблюдать пример симбиотических отношений. Так, в кефирных заквасках имеются дрожжи и молочнокислые бактерии. Бактерии продуцируют молочную кислоту, которая создает благоприятную для дрожжей кислую среду, а дрожжи обогащают ее витаминами, нужными молочнокислым. Иногда одна группа микробов использует продукты жизнедеятельности другой группы например, при биологической очистке сточных вод ЦБП, целлюлозные бактерии разлагают клетчатку мелких древесных волокон й образуют сахара и органические кислоты, а вслед за ними другие группы микроорганизмов, используя эти вещества в качестве питания окисляют их до углекислого газа и воды.

Типичное молочнокислое брожение широко применяется для изготовления молочнокислых продуктов на молочных заводах. Большое значение молочнокислые бактерии имеют в консервировании свежих кормов путем силосования - Консервирование сочной кормовой массы основано на сбраживании сахаров, содержащихся в растительном соке с образованием молочной кислоты. Благодаря среды предотвращается развитие гнилостных процессов в силосуемой массе. В последние разработаны силосные закваски из молочнокислых бактерий. Применение этих заквасок позволяет ускорить и улучшить процесс созревания силоса, избежать образования масляной кислоты.

Жидкие закваски -- полуфабрикат, при получении которого на осахаренных заварках или жидких водно-мучных смесях при 28--30 °С непрерывно-поточным способом одновременно размножаются мезофильные гетероферментативные молочнокислые бактерии и дрожжи, попавшие туда спонтанно (например, с мукой) или внесенные специально. При использовании жидких заквасок в тесте протекает не только спиртовое, но и активное молочнокислое брожение, при этом pH теста снижается до 4,7--4,8.

Хорошей питательной средой для размножения культуры молочнокислых бактерий, предназначенной для высушивания, является стерильное обезжиренное молоко с повышенным содержанием сухих веществ (до 16%), что достигается добавлением сухого молока и 0,1% лимоннокислого натрия. Засевной материал должен составлять 1% от объема среды. Процесс размножения бактерий осуществляется без аэрации при температуре 30°С в течение 12--16 ч для молочнокислых стрептококков и при 40°С в течение 6 ч для молочнокислых палочек. Затем культуральную среду нейтрализуют 20% раствором едкого натра до исходной кислотности стерильного молока. [Игнатьев В.Е. Кефир // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907.]

Заквашивание и сквашивание молока - наиболее уязвимые этапы технологического процесса производства кисломолочных продуктов в гигиеническом и эпидемиологическом отношении. Поэтому тщательному соблюдению режимов заквашивания и сквашивания следует придавать особое значение. Наиболее опасны те случаи, когда для сохранившейся после пастеризации или попавшей в пастеризованную смесь потенциально патогенной или патогенной микрофлоры созданы условия, способствующие ее размножению.

Для того чтобы своевременно выявить причины имеющихся нарушений, в производственных журналах нужно постоянно отмечать время заполнения емкостей и заквашивания, длительность сквашивания, активность закваски и др.

Большое значение имеет применение заквасок, приготовленных беспересадочным методом, причем необходимо использовать только свежую закваску, изготовленную не позже чем за сутки до ее потребления, лучше на стерилизованном молоке. Это связано с тем, что стерилизация (или высокотемпературная пастеризация) полностью уничтожает микрофлору молока, среди которой могу" быть и термостойкие микроорганизмы

Для получения качественного в гигиеническом отношении продукта закваску следует немедленно вносить в смесь охлажденную после пастеризации, и в дальнейшем строго следить за течением молочнокислого процесса.

Качество закваски проверяют ежедневно, определяя активность, наличие посторонней микрофлоры просмотром микроскопического препарата в 10 полях зрения микроскопа, качество сгустка, вкус и запах.

После заквашивания наступает процесс сквашивания молока, При термостатном способе заквашенную смесь предварительно разливают в бутылки (банки), укупоривают их, маркируют и помещают в термостатные камеры. Продолжительность сквашивания зависит от вида вырабатываемой продукции и колеблется от 3 до 10 ч при температуре 35-42°С в зависимости от того, какой вид закваски применяют и какой кисломолочный продукт вырабатывают.

Повышение температуры сквашивания нежелательно, так как это приводит к более интенсивному развитию бактерий группы кишечной палочки. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно плотного сгустка и по кислотности, которая составляет 70-80°С для варенца, 75-85°С - йогурта, 65-70°С для ряженки. При резервуарном способе процесс сквашивания осуществляют в резервуарах. В них же проводят и охлаждение готового продукта.

По окончании сквашивания кисломолочные продукты постепенно охлаждают в холодильной камере до температуры не выше 6±2°С, за этот период продукт должен приобрести плотную однородную консистенцию. Ряд кисломолочных продуктов после охлаждения (кефир, кумыс) выдерживают определенное время в холодильных камерах для созревания. По окончании созревания продукты передают на хранение и реализацию. Температура воздуха в камерах хранения до реализации должна быть не выше 6-8°С. Срок хранения не более 18 ч. Соблюдение правил охлаждения и хранения является важнейшим гигиеническим требованием.

Готовую продукцию контролируют на наличие бактерий группы кишечной палочки и по микроскопическому препарату от одной-двух партий не реже одного раза в 5 дней. Микробиологические показатели готовой продукции должны быть по коли-титру не ниже 0,3мл.

Особого внимания требует оборудование, непосредственно соприкасающееся с продуктом в процессе, производства. Перед началом технологического процесса следует провести тщательную санитарную обработку такого оборудования. При ухудшении санитарных показателей готового продукта осуществляют тщательный анализ и дополнительный контроль хода технологического процесса для установления причин вторичного обсеменения продукта, проверяют качество закваски, а также санитарно-гигиеническое состояние цеха.

Йогурт сегодня покупают в полтора раза чаще, чем кефир. Важную роль здесь играют фруктовые добавки, разнообразная палитра вкусов и удобная упаковка. Чтобы получить продукт действительно высокого качества -- йогурт требуемой консистенции, вязкости, вкуса, запаха, внешнего вида, а также свободный от синерезиса -- в процессе производства необходимо учитывать множество факторов. Решающими являются выбор и подготовка сырья (то есть собственно молока), приготовление закваски, а главное, правильно спроектированные и оптимально скомпонованные производственные линии.

Для изготовления йогурта используется только молоко самого высокого качества. Это означает, что в нем должно быть минимальное количество бактерий и посторонних примесей, которые будут сдерживать развитие культуры, таких как антибиотики, бактериофаги, а также остатков моющего раствора.

Процесс обработки молока включает в себя несколько основных технологических этапов, каждый из которых одинаково важен для достижения высокого качества конечного продукта. Основа для этого закладывается уже на стадии переработки молока.

Вначале молоко подвергается нормализации по содержанию сухих веществ (ССВ). Увеличение общего содержания сухих веществ, особенно соотношения казеина и других сывороточных белков, способствует получению более густого йогурта: таким образом снижается тенденция к отделению сыворотки. Типичными способами нормализации по ССВ являются выпаривание (10--20% от общего объема молока обычно выпаривается), добавление сухого обезжиренного молока (обычно до 3% веса на объем) и добавление концентрированного молока. Обычно молоко для изготовления йогурта нормализуется до содержания жира от 0,1 до 3,5%, причем, чем ниже процент содержания жира в молоке, тем чувствительней к переработке йогуртный сгусток. Принимая это во внимание, ССВ повышают чаще при производстве обезжиренного йогурта, чем цельного. Содержание воздуха в молоке должно быть минимальным. Однако присутствие воздуха в небольших количествах все же неизбежно, особенно если ССВ повышается путем добавления сухого молока на ранней стадии технологического процесса. Чтобы удалить содержащийся в исходном молоке воздух, сырье поступает в вакуумные камеры на деаэрацию. Деаэрация повышает стабильность и вязкость йогурта; удаляет посторонние летучие запахи и сокращает время ферментации. Кроме того, процесс способствует улучшению эксплуатационных качеств гомогенизатора и уменьшает риск пригорания во время тепловой обработки.

Следующая стадия подготовки йогуртного сырья -- гомогенизация. Ее главная цель -- предупредить отстаивание сливок во время сквашивания и обеспечить равномерное распределение жира в молоке. Гомогенизация также влияет на стабильность и консистенцию кисломолочных продуктов, даже с низким содержанием жира. Для получения продукта оптимального качества молоко рекомендуется гомогенизировать при давлении 200-250 атм. и температуре 65--70°С.

Далее молоко подвергается тепловой обработке до того, как в него внесена закваска. Это делается для улучшения свойства молока как основы для бактериальной закваски, а также обеспечивает образование сгустка в готовом йогурте и уменьшает риск отделения сыворотки в конечном продукте. Наиболее оптимальный режим тепловой обработки достигается при температуре 90--95°С и времени выдерживания около 5 мин. Такой режим позволяет денатурировать большую часть протеинов, обеспечивая им (а значит, и сгустку) возможность связывать воду. В результате получается йогурт с более устойчивой консистенцией. Для достижения лучшего эффекта продукт должен быть выдержан при требуемой температуре в трубе выдержки.[ Йогурты. Общие технические условия ГОСТ Р 51331-99]

Не менее важный технологический этап приготовления йогурта -- выбор закваски и ее приготовление. Здесь решающую роль играет строгая гигиена: приготовление закваски должно проводиться в отдельном специально оборудованном помещении, чтобы снизить риск обсеменения.

Закваски для йогурта состоят обычно из двух типов бактерий: Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus. Однако к основной закваске иногда добавляют и другие типы бактерий, к примеру, Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium. Оба типа бактерий растут взаимосвязано и производят молочную кислоту как конечный продукт сквашивания молока безвоздушным способом. Streptococcus thermophilus в основном отвечает за производство кислоты, в то время как Lactobacillus bulgaricus придает йогурту своеобразный аромат. На взаимодействие между двумя типами бактерий влияют количество каждого внесенного типа, а также температура и время сквашивания. [Квасников В. И., Нестеренко О. А. Молочнокислые бактерии и пути их использования, «Наука», 1975, стр. 1--384.]

Если говорить о способах размножения рабочей закваски, то в последние годы в основном применялись концентрированные формы -- и для размножения рабочей закваски, и для прямого внесения в продукт. Однако многие молочные заводы все чаще размножают рабочую закваску из маточной. На различных стадиях размножения культуры называются следующим образом:

- основная закваска -- ее приобретают в лабораториях по выращиванию заквасок;

- маточная -- приготовляется из основной закваски непосредственно на молокозаводах;

- пересадочная -- маточная культура в больших количествах;

- рабочая закваска -- культура, используемая для производства йогурта.

Поскольку полученный в результате ферментации сгусток довольно чувствителен к механическому воздействию, конструкция установки играет решающую роль. При производстве йогурта резервуарного типа очень важно, чтобы перепад давления между инкубационными танками и упаковочной машиной был минимальным. Поэтому первостепенное значение приобретает правильный выбор типа и размеров труб, клапанов, насосов, охладителя и т. д.

Творог - ценный диетический продукт, незаменимый в питании детей и взрослых, он не только богат витаминами, но и легко усваивается. Белки, входящие в состав творога, содержат незаменимые аминокислоты и могут служить заменой другим белкам животного происхождения для людей, которым такие белки противопоказаны. Творог способствует образованию гемоглобина в крови и нормализации работы нервной системы, рекомендуется для профилактики заболеваний обмена веществ, укрепляет костную и хрящевую ткань.

Творог представляет собой кисломолочный концентрированный белковый продукт с массовой долей белка до 15--20 %. Творог имеет чистые кисломолочные вкус и запах без посторонних оттенков. Консистенция нежная и однородная, для жирного творога слегка мажущаяся, для нежирного допускается неоднородная, рассыпчатая с незначительным выделением сыворотки. Цвет белый, слегка желтоватый с кремовым оттенком, равномерным по всей массе. По микробиологическим показателям в твороге не допускается содержание бактерий группы кишечной палочки в 0,00001 г продукта и патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл в 25 г продукта. Предприятия молочной отрасли выпускают следующие виды творога:

- жирный -- 18%-ной жирности и кислотностью 200--225 Т;

- полужирный -- 9%-ной жирности и кислотностью 210--240 °Т;

- нежирный -- кислотностью 220--270 Т

- крестьянский -- 5%-ной жирности и кислотностью 200 «Т;

- столовый -- 2%-ной жирности и кислотностью 220 °Т;

- диетический -- 4%-ной и 11%-ной жирности, нежирный, кислотностью 210--220°Т;

- диетический плодово-ягодный -- 11, 9, 4%-ной жирности, нежирный, кислотностью 180-- 200 Т;

- с фруктами -- 4%-ной жирности, нежирный, кислотностью 200°Т и другие виды творога.

Технология производства творога основана на сквашивании молока закваской с целью получения сгустка и его дальнейшей обработки. Сгусток получают при кислотной и кислотно-сычужной коагуляции белков молока. При кислотной коагуляции в молоко при сквашивании вносят закваску, приготовленную на чистых культурах молочнокислых стрептококков. Кислотно-сычужная коагуляция предусматривает внесение закваски, хлорида кальция и сычужного фермента. При кислотной коагуляции сгусток образуется в результате молочнокислого брожения и имеет хорошую консистенцию. Однако при сквашивании молока в производстве жирного творога образующийся сгусток плохо отдает сыворотку. Поэтому на практике способ коагуляции белков молока выбирают в зависимости от качества исходного сырья, вида производимого творога, имеющегося оборудования, заказов потребителя и др.

Производство творога традиционным способом

Технологический процесс состоит из следующих операций: приемка и подготовка, сепарирование молока, нормализация, пастеризация, охлаждение, заквашивание и сквашивание нормализованного молока, разрезание сгустка, отделение сыворотки и розлив сгустка, самопрессование и прессование сгустка, охлаждение, фасование, упаковывание, хранение и транспортирование творога.

Молочное сырье, предназначенное для выработки творога, очищают на сепараторах - молокоочистителях или фильтруют через три слоя марли или другой фильтрующей ткани. Очищенное молоко подогревают до 37 ±2 «С и разделяют на сепараторах сливкоотделителях. При изготовлении творога жирного, полужирного и крестьянского молоко нормализуют по жиру с учетом массовой доли белка в цельном молоке, чтобы получился готовый продукт с заданным содержанием жира и влаги. Обезжиренное или нормализованное молоко пастеризуют при температуре 78 ± 2 °С с выдержкой 15--20 с в пластинчатых или трубчатых пастеризационно - охладительных установках или емкостных аппаратах. После пастеризации молоко охлаждают до температуры заквашивания. Если молоко после пастеризации не используют сразу на переработку, то его охлаждают до б ± 2 °С и хранят не более 6 ч. После хранения молоко снова подогревают до температуры заквашивания. Закваску готовят на чистых культурах мезофильных молочнокислых стрептококков. Для ускоренного заквашивания используют закваску, приготовленную на чистых культурах мезофильных и термофильных стрептококков. Температура молока при заквашивании составляет 30 ± 2°С в холодное и 28 ± 2 °С в теплое время года, при ускоренном способе -- 32 ± 2°С, при применении закваски «Дарницкая» --26 ±2 и закваски «Каунасская» -- 24 ± 2 °С. Перед внесением в молоко поверхностный слой закваски аккуратно снимают чистым продезинфицированным ковшом и удаляют. Затем закваску перемешивают до однородной консистенции чистой мутовкой (при приготовлении в заквасочных ушатах) или мешалкой и вливают в подготовленное молоко в количестве 1--5% общей массы. При ускоренном заквашивании в молоко добавляют 2,5 % закваски, приготовленной на культурах мезофильных стрептококков, и 2,5 % закваски -- на культурах термофильных стрептококков. Продолжительность сквашивания молока 10 ч, а при ускоренном способе - 6 ч. Водный раствор кальция хлорида (массовая доля кальция хлорида 30--40 %) вносят в молоко после закваски: 400 г на 1000 кг заквашенного молока. Он необходим для восстановления солевого равновесия, нарушенного при пастеризации молока. Подготовку и приготовление раствора кальция хлорида производят в соответствии с Инструкцией по технохимическому контролю на предприятиях молочной промышленности. После внесения раствора соли в сквашенное молоко вводят 1%-ный раствор фермента из расчета 1г препарата активностью 100 000 ME на 1000 кг молока. Применяют сычужный фермент, пищевой говяжий или свиной пепсин или ферментный препарат ВНИИМС. При активности ферментных препаратов ниже 100 000 ME их количество увеличивают.

Сычужный порошок или пепсин вносят в молоко в виде 1%-ного водного раствора, приготовленного на кипяченой и охлажденной до 36 ± 3°С в воде. Для приготовления раствора пепсина рекомендуется использовать кислую пастеризованную и освобожденную от белков сыворотку температурой 36 ± 3°С за 5--8 ч до использования. Раствор фермента вносят в молоко при постоянном перемешивании. Через 10--15 мин после внесения раствора фермента заканчивают перемешивание и оставляют молоко в покое до образования плотного сгустка кислотностью 61 ± 5°Т для творога 9%-ной и 18%-ной жирности, 65 ± 5°Т для крестьянского и 71 ± 5°Т для нежирного творога. Сгусток проверяют на излом и по виду сыворотки. Если при изломе ложкой или съемным ковшом образуется ровный край с блестящими гладкими поверхностями, то сгусток готов для дальнейшей обработки. Сыворотка, выделяющаяся в месте разрыва сгустка, должна быть прозрачной, зеленоватого цвета.

Для обработки сгустка используют ручные лиры, в которых в качестве ножей служит натянутая тонкая нержавеющая проволока. Такими проволочными ножами сгусток разрезают на кубики размерами 2х2х2 см. Сгусток сначала разрезают по длине ванны на горизонтальные слои, а затем--по длине и ширине на вертикальные. После такой обработки сгусток оставляют на 40--60 мин для отделения сыворотки и нарастания кислотности. Отделившуюся сыворотку сливают из ванны. Сгусток после слива сыворотки разливают в бязевые или лавсановые мешки размерами 40х80 см. Мешки заполняют примерно на 70%, что составляет 7 - 9 кг творога. Затем мешки завязывают и укладывают один на другой в ванну для самопрессования, пресс-тележку или установку УПТ для прессования и охлаждения творога.

Чтобы ускорить отделение сыворотки, а также при плохом выделении сыворотки сгусток нагревают путем подачи в межстенное пространство творожной ванны пара или горячей воды. Для равномерного подогревания верхние слои сгустка перемещают деревянной иди металлической пластиной (лопатой) от одной стенки ванны к другой. Сгусток подогревают до 40 ± 2 «С в течение 30--40 мин для творога 9%-ной и 18%-ной жирности, 35 ± 2 `С в течение 20--40 мин для крестьянского и 36 ± 2 «С в течение 15--20 мин для творога нежирного. При использовании закваски «Дарницкая» сгустки с сывороткой нагревают до 34 ± 2 °С с выдержкой 15--40 мин.

Самопрессование творога продолжается не менее 1 ч. При использовании установки УПТ длительность прессования в зависимости от качества полученного сгустка и хладоносителя (рассол, ледяная вода) составляет 1 - 4ч. Прессование продолжают до получения творога с массовой долей влаги, предусмотренной нормативной документацией. Для творога 18%-ной жирности она составляет 65%; 9%-ной жирности--73; крестьянского--74,5; столового -- 76; нежирного -- 80; для диетического плодовоягодного 11%-ной жирности--64, 9%-ной жирности--66, 4%-ной жирности -- 77 и нежирного -- 79 % влаги. При выработке нежирного творога обезвоживание сгустка можно проводить на творожном сепараторе. После сепарирования и прессования творог охлаждают с применением различного оборудования. Упакованный творог доохлаждают до б ± 2 С, и продукт считается готовым для реализации

Особенности производства творога другими способами

- Молдавский способ. Основная особенность этого способа заключается в том, что охлаждение сгустка осуществляется холодной сывороткой, взятой от других партий контактно. Несмотря на более быстрый цикл в производстве, используется крайне редко из за грубой и резинообразной консистенции готового продукта.

- Непрерывный способ. Заквашивание нормализованного молока осуществляется кислой сывороткой или молочной кислотой. Весь процесс от образования сгустка до получения готового продукта производится в межшнековых камерах одного большого цилиндра. Консистенция готового продукта дряблая, имеет повышенную кислотность, а также во время производства наблюдаются большие потери белка с сывороткой. Всё это делает производство творога данным способом низкорентабельным. На линии Я9 - ОПТ. Это единственный способ, где осуществляется гомогенизация молока. Калье (сгусток с сывороткой) подаётся в обезвоживатель, где после определённых манипуляций формируется готовый продукт. Качество творога выработанного этим способом соответствует качеству традиционного творога.

- Раздельный способ. В процессе сепарирования молоко разделяют на обезжиренное молоко и сливки с МДЖ 50 - 55 %. Затем с обезжиренным молоком проводят обычные манипуляции. Полученную смесь направляют на сепаратор творогоотделитель, где происходит отделение сгустка от сыворотки. Готовый нежирный творог смешивают со сливками до требуемой жирности. Раздельным способом производят мягкий диетический творог, а также творог с фруктовыми наполнителями.

- Мембранный способ. Используется в производстве детских творожков. Суть процесса заключается в том, что молоко перед заквашиванием подвергается предварительному сгущению на ультра фильтрационной установке. Заквашенный субстрат разливают в потребительскую тару, где и происходит окончательное формирование продукта. Консистенция творога суфле образная

Кефир является национальным напитком народов Северной Осетии. В России и других странах мира он известен уже более ста лет. Уникальность этого продукта заключается в применении особой закваски, приготовленной на кефирных грибках или специально подобранных чистых культурах микроорганизмов. Кефир выпускают нежирный и с массовой долей жира 1; 2,5; 3,2 и 6%, сухих веществ 7,8; 8,1; 9,5 и 11 %, а также фруктовый, витаминизированный и другие с различными оригинальными названиями. Его вырабатывают резервуарным и термостатным способами. Кефир представляет собой однородный жидкий сметанообразный продукт с чистым специфическим кисломолочным вкусом, молочно-белого или слегка кремового цвета. Кефир характеризуется определёнными органолептическими свойствами. Консистенция однородная и без отстоя с нарушенным сгустком, при резервуарном способе производства и с ненарушенном сгустком при термостатном способе производства. Для нежирного кефира, а так же однопроцентного допускается газообразование в виде отдельных глазков. На поверхности кефира допускается незначительное отделение сыворотки (не более 2% от объема продукта). Цвет молочно-белый, слегка кремовый.

Кефир получают из пастеризованного молока путём сквашивания грибков закваской. Закваски готовят из кефирных грибков. Для этого одну часть сухих грибков помещают в 40-50 частей теплого (19°С-летом и 21°С-зимой) обезжиренного молока. Пастеризуют его при 92-95°С с выдержкой 20-30 минут. Залитые молоком кефирные грибки при 19-21°С удерживают до образования сгустка 20-24 часа. За это время молоко с грибками за 1-2 раза перемешивают. Когда образуется сгусток, грибки отделяют и помещают в теплое (19-21°С) пастеризованное молоко. На одну часть грибков берут 30-50 частей молока. Далее культивируют грибки, как описано выше, обычно 2-3 пересадок достаточно, чтобы оживить микрофлору кефирных грибков. Оживленные грибки выплывают на поверхность молока, их используют для получения грибковой (рабочей) закваски. С этой целью оживленные грибки помещают в пастеризованное охлаждённое молоко (19-21°С), на 30-50 частей молока берут одну часть; при температуре заквашивания молоко выдерживают 15-18 часов после чего тщательно перемешивают и оставляют ещё на 5-7 часов. После этого вновь перемешивают содержимое, а затем процеживают через сито. Полученную грибковую закваску используют для заквашивания молока с целью получения кефира, а грибки - для получения новой партии закваски. В состав закваски входят молочнокислый стрептококк, молочнокислая палочка, дрожжи и уксуснокислые бактерии.

Для приготовления производственной (рабочей) закваски можно использовать и грибковую закваску. Её готовят следующим образом. В пастеризованное и охлажденное молоко (20-22°С) вносят 1-3% грибковой закваски; процесс сквашивания длится 10-12 часов. С целью улучшения вкуса и запаха, закваску выдерживают 5-6 часов при 20-22°С. Закваску как кефирную, так и грибковую, лучше использовать не охлаждая. При необходимости закваску охлаждают до 3-10°С и хранят не более 24 ч.

При термостатном способе получения кефира в охлаждённое молоко вносят 3-5% производственной или 1-3% грибковой закваски, перемешивают 15 мин, а затем разливают в бутылки или пакеты при непрерывном перемешивании, закупоривают и выдерживают в термостате 8-12ч при 18-21°С летом и 22-25С зимой. Окончание сквашивания определяют по консистенции сгустка: он должен быть плотный, без пузырьков газа и кислотностью 75-80Т. Бутылки с готовым кефиром охлаждают в холодильнике, где он созревает в течение 8-13ч. Готовый кефир имеет кислотность не более 36ч с момента окончания его выработки. (1)

Для резервуарного способа производства кефира его заквашивают в резервуарах при 23-25°С. После внесения закваски (такое же количество, как и при термостатном способе) смесь перемешивают 15 мин., затем оставляют в покое на 8-12ч. при 23-25С. Готовый сгусток имеет кислотность 85-100Т. По окончании сквашивания молочный сгусток перемешивают 10-30 мин (для получения однородной консистенции) и охлаждают до 20+-2°С, а затем оставляют в покое для созревания на 6ч., после чего охлаждают до 6°С, перемешивают 2-5 мин и разливают в бутылки или пакеты. Кислотность готового кефира 85-120Т.

При выработке витаминизированного кефира витамин С добавляют в закваску за 30--40 мин до ее внесения в молоко. Далее закваску перемешивают в течение 10--15 мин и выдерживают 20--30 мин. Витамин С вносят с учетом его содержания в готовом продукте, что составляет 110 г на 1000 кг молока. Заквашенное молоко перемешивают. Продолжительность первого перемешивания составляет от 15 до 40 мин в зависимости от прочности сгустка и конструкции мешалки в резервуаре. При получении однородной консистенции мешалку останавливают на 30--40 мин, а затем ее периодически включают на 5--15 мин через каждый час. В кефире с неоднородной комковатой консистенцией при хранении может отделяться сыворотка. После охлаждения и перемешивания кефир оставляют в покое для созревания, продолжительность которого составляет не менее 24 ч с момента заквашивания молока. После созревания кефир еще раз перемешивают в течение 2--5 мин и разливают. Кефир после розлива хранят в течение 24 ч при температуре не выше 8 °С.

Итак, кисломолочные продукты обладают высокой пищевой ценностью. Они содержат белки, жиры, кальций, фосфор, провитамин А - каротин и витамин В2. Кисломолочные продукты имеют большую ценность и с точки зрения физиологии питания, поскольку молочнокислые бактерии кроме сквашивания вызывают еще слабый распад белка. Таким образом, человеческому организму предлагается уже частично обработанный, легко усвояемый белок; доля свободных аминокислот повышается. Благодаря расщеплению и новому синтезу происходит перегруппировка витаминов, которая хорошо подходит к потребностям человека. Возникающая из лактозы молочная кислота способствует перистальтики кишечника и поглощению кальция; отмечается активизация обмена веществ. Многие люди, плохо переносящие обычное молоко, без всякого ущерба могут принимать сквашенные кисломолочные напитки.

Ценность кисломолочных продуктов заключается также в том, что они содержат в своем составе микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, которые угнетают гнилостные бактерии в желудочно-кишечном тракте человека. Этому же способствует молочная кислота, которая снижает рН среды, также препятствует деятельности гнилостных микроорганизмов. По меньшей мере часть используемых микроорганизмов (например, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium) оказывает антибиотическое действие, поэтому изготовленные с их участием продукты можно успешна использовать при определенных нарушениях пищеварения. Кисломолочные продукты благоприятно действуют на нервную систему, дыхательные пути, возбуждают аппетит, обладают приятным, освежающим вкусом, используются при лечении малокровия, туберкулеза, болезней желудочно-кишечного тракта.

2. Материалы и методы

молочнокислый бактерия продукт пробиотический

В ходе НИР были взяты образцы кисломолочный продуктов, такие как кефир, закваска, творог и ряженка. Были приготовлены разведения молочнокислых продуктов и суспензия творога. На упаковках продуктов было напечатано заявленное количество КОЕ. На кефире было написано, что количество Lactobacillus rhamnosus 1х КОЕ/г , на закваске 1х КОЕ/г, на ряженке 1х КОЕ/г, на твороге 1х КОЕ/г.

Для работы были приготовлены различные типы посуды и оборудования. Для возможности сделать разведение на указанное количество были приготовлены стерильные пробирки, пипетки на 1мл, 50мл стерильного физраствора. Для посева были приготовлены среды МПА и MRS. Были приготовлены разведения кефира, путем введения 1мл продукта в 9мл физраствора, таким образом были последовательно приготовлены 7 разведений, 5, 6 и 7 разведения были посажены на чашки Петри на обе среды. Были приготовлены разведения ряженки, так же 5, 6 и 7 посажены на чашки Петри на оба вида сред. Так же была приготовлена суспензия творога, путем внесения 1г продукта в 9мл воды, размешивания данного раствора до относительно однородного состояния и дальнейшего приготовления 7 разведений описанным выше путем. Разведения 4, 5 и 6 были посажены на чашки Петри на вышеуказанные среды. Так же было произведено разведение закваски, разведения 8, 9 и 10 были посажены на питательные среды на чашки Петри. В ходе НИР положительные результаты были получены только в опытах с кефиром, на чашке выросли колонии молочнокислых бактерий Lactobacillus rhamnosus, и 2 вида колоний палочек и кокков. В ходе посева твороги на среде МПА выросла колония плесени. В ходе посева закваски и ряженки были получены отрицательный результаты, чашки были пусты.