Исследование процесса ферментации обогащенного вторичного молочного сырья пробиотическими культурами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование процесса ферментации обогащенного вторичного молочного сырья пробиотическими культурами

Молоко и молочные продукты традиционно играют значимую роль в питании человека. Повышение эффективности промышленной переработки молока, рациональное использование всех его компонентов - является одной из основных задач отрасли. В связи с этим особый интерес представляет вовлечение в технологический цикл предприятий вторичных сырьевых ресурсов, в частности продуктов мембранной обработки молочного сырья, как основных источников биологически полноценных белков.

Сущность мембранных технологий основана на гетерогенности вторичного молочного сырья с четко выраженной селективностью компонентов по молекулярной массе, размерам и ионной силе. Мембранные методы делят на гиперфильтрацию или баромембранные методы (микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, обратный осмос) (табл.1). Гиперфильтрация - физический способ разделения раствором через полупроницаемую перегородку - мембрану с размером пор от 1нм до 1000 нм (0,001-1мкм).

Таблица 1. Баромембранные методы разделения

Как дополнительный способ повышения качества вторичного молочного сырья используют электродиализ. При электродиализе посредствам селективной ионитовой мембраны, находящейся в контакте с раствором, под действием электрического поля происходит прохождение ионов одного заряда и препятствие прохождение противоположно заряженных ионов (способ деминерализации молочной сыворотки) [2]. В результате понижается зольность, регулируется кислотность, как следствие повышается качество сырья, расширяется возможность его переработки.

Использование мембранных технологий имеет ряд преимуществ:

-в значительной степени увеличивает рентабельность и реализует замкнутый цикл производства;

-исключает необходимость привлечения дополнительных сырьевых источников;

На сегодняшний день наиболее рациональным является добавление составных компонентов вторичного сырья, полученных путем мембранной обработки.

Одним из направлений может стать создание новых видов продуктов комплексного назначения на основе вторичного молочного сырья, а в частности - обезжиренного молока, молочной сыворотки, компонентов молочной сыворотки ипермеата, обогащенных пробиотическими микроорганизмами [1, 2].

Пробиотики- это непатогенные для человека (или животного) бактерии или другие микроорганизмы, обладающие антагонистической активностью в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов и обеспечивающие восстановление нормальной микрофлоры человека или выполняющие другие полезные для человека (или животного) функции. Другими словами, это живые непатогенные микроорганизмы (или содержащие их средства), которые при применении в адекватных количествах восстанавливают микробиоценозы (нормализуют микрофлору кишечника) и создают оздоровительный эффект для организма человека [3].

Многофункциональные свойства пробиотиков широко используются в профилактике и лечении различных заболеваний. Их благоприятное влияние на здоровье человека проявляется разноплановым положительным эффектом, звенья механизма которого в целом характеризуются как пробиотическое воздействие.

Чаще в качестве микроорганизмов-пробионтов, вводимых в состав пробиотических продуктов, используют молочнокислые и бифидобактерии, реже - пропионовокислые бактерии, энтерококки, дрожжи, бациллы и др (табл. 2).

молочный сырье электродиализ

Таблица 2. Наиболее часто применяемые в пробиотических продуктах микоорганизмы

Анализ литературных данных показал, что в настоящее время точно не определены рекомендации по применению пробиотических культур в технологии функциональных продуктов на основе вторичного молочного сырья [3, 4, 5]. Однако, накоплен значительный теоретический и практический опыт вовлечение молочной сыворотки в структурированные молочные продукты, опираясь на который, можно разработать линейку новых продуктов функционального назначения.

Таким образом, целью работы стало исследование процесса ферментации серийно-выпускаемых лакто- и бифидобактерий, с заявленными производителем пробиотическими свойствами, в обогащенном молочном сырье.

В качестве объектов исследования были выбраны:

1. Молочныйпермеат, полученный из обезжиренного молока методом ультрафильтрации;

2. Молочный изомеризованный пермеат;

3. Сгущенный изомеризованный пермеат;

4. Обезжиренное молоко, обогащенное микропартикуляционным сывороточным белком (МПСБ);

5. Лиофилизированная концентрированная заквасочная культура LATPBAC (в состав закваски входят Lactobacillusacidophilus, Bifidobacteriumbifidum, Bifidobacteriuminfantis, Bifidobacteriumlongum) производство ООД «Лактина» «Ekokom», Болгария;

6. Лиофилизированная концентрированная заквасочная культура бифидобактерий yogurtcultures (Str.Thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacteriumlactis, Lactobacillus delbrueckii подвид lactis), производство DANISCO;

7. Лиофилизированная концентрированная заквасочная культура «Бифилайф Форте» КБФ (Bifidobacteriumlongum, Bifidobacteriumbifidum, Bifidobacteriumadolescentis, Bifidobacteriumbreve, Bifidobacteriuminfantis) производство ЗАО «Экополис»;

8. Лиофилизированная концентрированная заквасочная культура LAT BY BT 1 (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueskii subsp. bulgaricus) производство ООД «Лактина» «Ekokom», Болгария

9. Лиофилизированная концентрированная заквасочная культура «AiBi» серияLbS 22.11(Ф) (Streptococcusthermophiles, Lactobacilluscasei) производствоООО «Зеленые линии», г. Красногорск.

В ходе эксперимента использовали следующие приборы и оборудование: термометр лабораторный, биологический микроскоп «Биолам», термостат лабораторный «ТС-1/80 СПУ», изготовленный по ТУ-9452-002-001414798-97.

Исследования проводили по типовым и общепринятым методикам [].

Для реализации эксперимента использовали смеси на основе вторичного молочного сырья, которые ферментировали серийно выпускаемыми пробиотическими микроорганизмами (таблица 3).

Образец №1 - представляет собой натуральный пермеат, полученный из обезжиренного молока посредствам ультрафильтрации (УФ), массовой долей сухих веществ (5,0-5,5%). Деминерализация пермеата проводилась путем электродиализа, что способствовало уменьшению содержания солей и улучшению органолептических показателей.

Образец №2 - молочный пермеат, массовой долей сухих веществ (5,0-5,5%) , в котором проводилась изомеризация лактозы едким натром (NaOH) при температуре (70-80) єС в течение (20-40) минут[6].

Таблица 3. Образцы смесей, используемых для эксперимента и наименование серийно-выпускаемых заквасок, участвующих в процессе ферментации смесей.

Образец №3 -сгущенный изомеризованный пермеат, массовой доли сухих веществ (18-20%). Процесс сгущения проводился на ротационном испарители, предназначенном для проведения работ, связанных с быстрым удалением растворителей путем пленочного испарения при нормальном или заниженном давлении и контролируемой температуре [6]. Изомеризация лактозы проводилась аналогично предыдущему образцу.

Образец №4 - обезжиренное молоко с добавлением МПСБ в количестве (3±0,1) %.В основе технологии получения МПСБ лежит технология получения КСБ (рис 1). В качестве сырья для получения МПСБ используют сладкую подсырную сыворотку. Ее отделяют от сырной массы, сепарируют, удаляя избыточный жир, и пастеризуют. Для концентрирования белка сыворотку подвергают ультрафильтрации (УФ) при давлении (0,5 - 1) МПа. В ходе УФ удаляется некоторая часть лактозы и минеральных веществ, что в дальнейшем влияет на процесс агрегации сывороточных белков, т.к. известно, что лактоза препятствует этому процессу.

Рисунок 1. Схема получения сухого микропартикулятf сывороточных белков (МПСБ)

Полученный концентрат нагревают до (80-95) °С, при этом происходит денатурация сывороточных белковых, за счет дополнительного механического воздействия, и их агрегация.Далее концентрат сгущается путем выпаривания с минимально возможной коагуляцией белка, увеличивается содержание сухих веществ до уровня, который позволит успешно провести формирование микрочастиц. При включении в процесс стадии сушки раствор с частицами МПСБ может быть высушен для более удобной транспортировки и хранения.

Процесс микропартикуляции КСБ позволяет получить микрочастицы правильной сферической формы и средним диаметром от 0.5 до 1,5 мкм. Частицы МПСБ при этом функционируют как эмульгированные жировые шарики, придавая продуктам «сливочный» вкус и эластичную текстуру. Использование МПСБ обосновано повышением биологической ценности продукта, кроме того, он проявляет пребиотическую активность, стимулируя рост лактобактерий [7, 8, 9].

Сквашивание образцов №1-3 проводили культурами, содержащими бифидобактериями (табл.1) при температуре (37±1) °С в течение 24 ч. Сквашивание образа №4, проводили культурами, содержащими пробиотические лактобактерии(табл.1) при температуре (37±1) °С в течение (6-8) ч.

Эффективность роста пробиотических микроорганизмов изучали в образцах после культивирования методом предельных разведений. Количественный учет бифидобактерий образцов №1, 2, 3 осуществляли на кукурузно-лактозной среде ГМК-1, согласно ГОСТ Р 51331. Количественный учет молочнокислых микроорганизмов образца №4 - на обезжиренном молоке, согласно ГОСТ 10444.11. Результаты исследований приведены в таблице 3.

При культивировании на ГМК-1 наблюдалось появление большого количества гранулированных форм, которые можно принять за кокки. Следствием такого изменения являлось наличие полноценного источника питания, высокое содержание сухих веществ в особенности в сгущенном изомеризованном пермеате (образец №3). Обнаружены клетки бифидобактерийV- и Y-формы, под микроскопом так же видны палочки бифидобактерии. Сплошной рост бифидобактерий наблюдался в изомеризованном сгущенном пермеате с биомассой бифидобактерий производства ООД «Лактина» 2*10⁹КОЕ/г (образец №3).

Таблица 3. Результаты количественного учета образцов с пробиотическими культурами лакто- и бифидобактерий.

Благодаря высокому содержанию в молочном пермеате лактозы, происходит активный рост бифидобактерий. Наибольшей степенью роста при культивировании бифидобактерий отличались изомеризованный пермеат и сгущенный изомеризованный пермеат, по сравнению с образом натурального молочного пермеат.

В образце №4 с МПСБ так же наблюдается высокий рост пробиотических лактобактерий, что связано с увеличением углеводного питания для развития микроорганизмом. Таким образом, МПСБ выступает как активатор роста лактобактерий, проявляя пребиотическую активность.

Таким образом, вторичное молочное сырье является благоприятной средой для развития пробиотических лактобактерий, бифидобактерий и хорошей основой для продуктов функционального и лечебно-профилактического питания.

Список используемой литературы

молочный сырье электродиализ

1. Гаврилов, Б.Г. Функциональные ингредиенты и пищевые продукты из молочной сыворотки [Текст] / Б.Г. Гаврилов // Материалы межд. Симп. «Лактоза и ее производные» и региональной конференции «Кисломолочные продукты - технологии и питание». М. 2007. - с. 38-39

2. Храмцов А.Г. Белковые продукты из молочной сыворотки // Переработка молока. 2011.-№1.- С.18-21

3. Ганина, В.И. Пробиотики. Назначение, свойства и основы биотехнологии [Текст] / В.И. Ганина. - М.:МГУПБ, 2001. - 169 с.

4. Hekmat, S. Survival of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacteriumbifidum in ice cream for use as probiotic food // S. Hekmat, DJ. McMahon // Journal Dairy Science 2002. - 75(6). - P. 1415-1422

5. Charalampopoulos, D. Growth studies of potentionally probiotic lactis acid bacteria in cereal-based substrates / D. Charalampopoulos, S.S. Pandiella, C. Webb // Journal of applied microbiolgy. - 2002. - 92. - P.851-859

6. Рябцева, С.А. Технология лактулозы [Текст] / С.А. Рябцева. - М.: ДеЛиПринт, 2003. - 232 с.

7. Пономарев А.Н. Микропартикулированные сывороточные белки в технологии симбиотических продуктов / А.Н. Пономарев, Н.А. Подгорный, Е.И. Мельникова, А.Н. Лосев // Молочная промышленность. 2013. № 7.- С.62-63.

8. John Tobin, Sinead Fitzsimons, Alan L Kelly, Philip Kelly Mark Auty, Mark Fenelon Microparticulation of mixtures of whey protein and inulin // International Journal of Dairy Technology.- February 2010

9. Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Золотарева М.С., Михнева В.А. Технология низкожирной сметаны // Молочная промышленность.2010.-№1.-С.26

10. MudithaDissanayake, Alan L. Kelly and TodorVasiljevic Gelling Properties of Microparticulated Whey Proteins // J. Agric. Food Chem., 2010, 58 (11), pp 6825-6832.

Размещено на Allbest.ru