д.т.н., проф. Хамнаева Н.И., асп. Доржиева Ч.Б

ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный технологический университет, Улан-Удэ, Россия

ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАКТОЗОСБРАЖИВАЮЩИХ ДРОЖЖЕВЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

Направленное энергетическое воздействие на молоко как на сложную полидисперсную систему приводит к его разделению на белково-жировой концентрат (сыр, творог, казеин) и фильтрат (молочную сыворотку). Таким образом, молочная сыворотка является фракцией продукта при производстве сыров, творога, молочно-белковых концентратов, и может быть отнесена к вторичным сырьевым ресурсам молочного подкомплекса АПК. Основную часть (около 70 %) молочной сыворотки составляет лактоза на долю других компонентов (несахаров) приходится 30 %. Сывороточные белки содержат оптимальный набор жизненно необходимых аминокислот и с точки зрения физиологии питания приближаются к аминокислотной шкале «идеального белка». Минеральный состав молочной сыворотки весьма разнообразен. В сыворотку переходят практически все соли и микроэлементы молока, а также соли вводимые при обработке основного продукта. Кроме минеральных солей в сыворотку практически полностью переходят водорастворимые и некоторая часть жирорастворимых витаминов. В целом молочная сыворотка является продуктом с естественным набором жизненно важных минеральных соединений. Таким образом, по биологической ценности молочная сыворотка сравнима с обезжиренным молоком, что и обуславливает целесообразность ее утилизации с помощью биотехнологий.

Одним из способов ее утилизации, не требующим дополнительной обработки и значительных материальных затрат, является биоконверсия лактозосбраживающими штаммами дрожжей. Дрожжи – весьма технологические микроорганизмы: они обладают высокой скоростью роста, устойчивостью к посторонней микрофлоре и богатым химическим составом.

Имеется достаточно данных о положительном влиянии дрожжей на микрофлору кишечника. Клеточные стенки дрожжей активно сорбируют токсины и токсичные метаболиты, обладают выраженными лакто- и бифидогенным эффектом, т.е. дрожжевые препараты могут играть роль не только нутрицевтиков, но и парафармацевтиков. Поэтому проблема биологической обработки молочной сыворотки лактозосбраживающими дрожжами представляется весьма актуальной.

В процессе исследований был проведен скрининг дрожжей из природного молочного, в том числе ферментированного сырья, использующих лактозу в качестве основного углеродного компонента питания.

Объектами выделения лактозосбраживающих дрожжевых культур служили микробные ценозы сброженного в естественных условиях козьего и коровьего молока, микробной ассоциации кефирных грибков, полученной в специальных условиях при нагнетании воздуха в питательную среду и традиционного ферментированного монгольского напитка айраг. Продукты высевали на картофеле-лактозный агар с добавлением 50 мкг/мл стрептомицина для подавления роста бактерий. После инкубации при температуре 24-26 ⁰С выделяли доминирующие культуры из посевов наибольших разведений.

В ходе работы были выделены 25 колоний дрожжей. Из них, путем проверки на сбраживание молочного сахара, было выявлено 4 колонии лактозосбраживающих дрожжей. Следующий этап работы был связан с исследованием процесса ферментации молочной сыворотки выделенным дрожжевыми культурами.

Творожная молочная сыворотка кислотностью 73±5 ⁰Т, pH 4,45±0,02, массовая доля лактозы 4,5±0,3 % ферментировалась заквасочной микрофлорой - активной биомассой изолированных культур дрожжей. При этом активность инокулята контролировали по содержанию клеток в 1 см³, на основе стандартов мутности, - 10⁶–10⁷, при значении оптической плотности суспензии 660 нм в пределах 0,2 - 1,1.

Сыворотку фильтровали, пастеризовали, охлаждали до температуры ферментации 25±2 ⁰С и вносили инокулят в количестве 20 %.

Функциональную активность определяли по изменению активной и титруемой кислотности, глубине утилизации субстрата и накоплению биомассы второго пассажа к концу процесса ферментации в течение 7 суток.

Установлено, что в процессе ферментации происходит понижение титруемой кислотности и сдвиг pH в щелочную сторону по мере использования клетками дрожжей молочной кислоты. Заметное изменение значений титруемой кислотности происходит после 3 суток, вероятно, это связано с периодом адаптации ферментных систем клеток дрожжей. В процессе ферментации исследовали изменение массовой доли лактозы. Плавность кривых в первые сутки культивирования объясняется последовательностью ассимиляции углеродсодержащих компонентов сыворотки - прежде всего дрожжевыми клетками используются летучие кислоты, потом утилизируется молочная кислота и лактоза. Очевидно, что выделенные штаммы довольно полно ферментируют не только лактозу, но и ее компоненты – глюкозу и галактозу. Так как культивирование клеток дрожжей осуществлялось без внесения в молочную сыворотку минеральных источников азота и дрожжи использовали нативные компоненты, то в данных условиях невозможно получить максимально возможный прирост биомассы.

Наиболее продуктивные из выделенных культур были идентифицированы до рода по общепринятой методике. Дрожжи были идентифицированы как Torulopsis и наиболее технологичными штаммами оказались культуры, выделенные из сброженного коровьего молока и микробной ассоциации кефирных грибков.

Таким образом, проведенные исследования показали, что выделенные культуры представляют собой штаммы лактозосбраживающих дрожжей, способных самостоятельно утилизировать молочную сыворотку.