Исследование культур микроорганизмов, применяемых в производстве некоторой кисломолочной продукции

Биологические науки/ 6. Микробиология

к.х.н. Таутова Е.Н., к.х.н. Хамитова А.С., Звольская В.А.

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Ш. Уалиханова, Казахстан

Исследование культур микроорганизмов, применяемых в производстве некоторой кисломолочной продукции

Важной государственной задачей является уровень здоровья населения любой страны. Так как пищевая продукция является одним из важных аспектов, влияющих на здоровье, в настоящее время исследование факторов, влияющих на биологическую активность микроорганизмов, осуществляющих молочнокислое брожение, является интересным и новым.

Польза кисломолочных продуктов известна с давних времен. Молочнокислые бактерии уже свыше ста лет привлекают к себе возрастающее внимание исследователей. Развитие микробиологии резко расширило и усовершенствовало области применения этих микроорганизмов. На основе использования их возникли крупные отрасли народного хозяйства. Молочнокислые бактерии играют важную роль в хлебопечении, особенно при приготовлении ржаного хлеба. Консервирующее действие их используют для предохранения многих продуктов от порчи – квашение овощей (капуста, огурцы, помидоры, арбузы и др.) и фруктов. Велика роль молочнокислых бактерий в биологическом консервировании кормов – силосовании, при приготовлении некоторых кислых продуктов (квас), при засоле рыбы (сельдь, килька), в изготовлении ряда мясных продуктов. Выявлен ряд антибиотиков, продуцируемых молочнокислыми бактериями. Некоторые из них с успехом используются в пищевой промышленности, а возможно найдут как дополнительное лечебное средство и в медицине. Среди молочнокислых бактерий выявлены индикаторные штаммы. Эти «живые реактивы» находят применение при исследовании витаминов и аминокислот не только в работе научных лабораторий, но и в практике пищевой и витаминной промышленности [1].

К основным группам микроорганизмов, используемых при производстве молочных продуктов, относят молочнокислые, пропионовокислые бактерии, бифидобактерии, уксуснокислые бактерии и дрожжи.

Молочнокислые бактерии – это специфическая группа микроорганизмов, обуславливающих молочнокислое брожение, то есть распад углеводов (сахаров) до молочной кислоты. Наряду с основным продуктом брожения - молочной кислотой – образуются побочные продукты: уксусная кислота, углекислый газ, ароматические вещества, этиловый спирт и другие [2].

Основным свойством молочнокислых бактерий, по которому их объединяют в отдельную обширную группу микроорганизмов, является способность образовывать в качестве главного продукта брожения молочную кислоту. Сбраживание углеводов по типу молочнокислого брожения, как правило, коррелирует с рядом других признаков. Молочнокислые бактерии неподвижны, не образуют спор, каталазонегативны, положительно окрашиваются по Грамму, не образуют пигмент, не восстанавливают нитраты и нитриты [3].

Распространение молочнокислых бактерий в природе определяется их сложными потребностями в питательных веществах и способом получения энергии (только брожение). Эти бактерии почти никогда не обнаруживаются в почве и водоемах. В естественных условиях они встречаются:

a) в молоке, местах его переработки и молочных продуктах (Lactobacillus lactis, L.bulgaricus, L. helveticus, L.casie, L.fermentum, L.brevis; Streptococcus lactis, S. diacetilactis);

б) на растениях и на разлагающихся растительных остатках (Lactobacillus plantarum, L.delbruckii, L.fermentum, L.brevis, Streptococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides);

в) в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Streptococcus faecalis, S.salivarius, S.bovis, S.pyogenes, S.pneumoniae) [3].

Кисломолочные продукты обладают высокими питательными свойствами, приятным вкусом и легко усваиваются.

За 18-24 часа, когда происходит сквашивание продукта заквасками из молочнокислых бактерий, в молоке происходят благоприятные для человека изменения:

§ частично расщепляются белки, приобретая мелкодисперсную структуру, что улучшает их усвоение организмом (цельное молоко усваивается за час на 32%, а кефир – на 91%);

§ расщепляется молочный сахар (лактоза), благодаря чему кисломолочные продукты переносит абсолютное большинство людей в отличие от мола, непереносимость которого некоторыми лицами связана с отсутствием в их кишечнике особого фермента, расцепляющего молочный сахар;

§ накапливается в сыворотке молочная кислота, которая тормозит развитие гнилостных микробов и способствует росту нормальной микрофлоры кишечника;

§ увеличивается количество витаминов группы В, особенно витамина В₂;

§ вырабатываются естественные антибиотики, способные угнетать возбудителей некоторых болезней, в том числе и возбудителя туберкулеза;

§ накапливается огромное количество полезных для организма бактерий, которые защищают слизистую оболочку кишечника от внедрения в нее болезнетворных микробов [1,2].

Первой частью исследования является предварительная работа по изучению: морфологии клеток молочнокислых микроорганизмов (МО); формы колоний; потребность в факторах роста; распространение и места обитания; виды молочнокислого брожения; полезные свойства, применение.

Объекты исследования: молоко, простокваша, кефир, ряженка, бифидок, йогурт, реализуемые в Акмолинской области, Республики Казахстан. В данной работе приведены результаты исследования только для молока и кефира.

Ход эксперимента. Определив начальную кислотность молока титрованием 0,1 н. раствором NaOH, его разливают в колбы Эрленмейера на 100 мл по 40—50 мл и закрывают ватными пробками.

Параллельно выполняют второй вариант опыта: разливают молоко в колбы, закрывают ватными пробками, ставят на асбестовые сетки и доводят молоко до кипения.

Колбы с кипяченым и некипяченым молоком помещают в термостат при 30 ⁰С. Через 10—12 ч некипяченое молоко скисает. В колбе образуется ровный плотный сгусток без следов газа (если в опыте используют молоко хорошего качества). Сгусток получается в результате реакции молочной кислоты с казеинатом кальция и выпадения казеиновой кислоты в осадок.

Количество молочной кислоты устанавливали по разности между объемами 0,1 н. раствора NaOH, пошедшего на титрование молока в конце опыта, и при его постановке.

Для титрования берут 5—10 мл (лучше 10 мл) свежего или прокисшего молока, помещают его в колбу Эрленмейера на 100 мл, добавляют 20 мл дистиллированной воды, 1—2 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н. раствором NaOH при постоянном взбалтывании до появления устойчивой слабо-розовой окраски. Если на поверхности прокисшего молока образовалась пленка, то, прежде чем взять сгусток, ее сдвигают пипеткой или стеклянной палочкой в сторону, затем разбивают сгусток, постукивая колбой о ладонь [4].

Кислотность молока выражают в градусах Тернера (°Т) или процентах молочной кислоты. Так, 1 °Т соответствует 1 мл 0,1 н. раствора щелочи, пошедшей на титрование 100 мл молока. Следовательно, если на титрование 10 мл молока пошло х мл щелочи, то для выражения кислотности молока в градусах Тернера нужно значение х умножить на 10.

Чтобы выразить кислотность в процентах молочной кислоты, количество 0,1 н. раствора NaOH (в мл), потраченное на титрование 100 мл молока, умножают на 0,009, так как 1 мл 0,1 н. NaOH нейтрализует эквивалентное количество молочной кислоты. Молекулярная масса молочной кислоты составляет 90. Для приготовления 1 л 1 н. раствора требуется 90 г кислоты. В 1 л 0,1 н. раствора содержится 9 г, а в 1 мл — 0,009 г молочной кислоты [4].

В таблицах 1-3 приведены основные биохимические показатели исследованной молочной продукции разных производителей.

Таблица 1. Основные биохимические характеристики молока и кефира

№	Название продукта	Производитель	Пищевая ценность в 100 г				t хранения, ⁰С
№	Название продукта	Производитель	белки, г	жиры, г	углеводы, г	энергет. ценность, ккал	t хранения, ⁰С
1	Молоко стерилизованное, без консервантов	Сев.Каз. поселок Бишкуль предприятие «Молсервис»	2,8	3,2	3,9	56	+6+-2
2	Молоко стерилизованное	г.Петропавловск ТОО «Молпродукт»	2,8	2,2	4,7	49	+25 не выше
3	Молоко стерилизованное	г.Петропавловск ТОО «Молпродукт»	3,0	6,0	4,7	84	+25 не выше
4	Кефир	Сев.Каз. поселок Бишкуль ТОО «Десерт СК»	2,9	2,5	3,9	53	+6
5	Кефир	г.Петропавловск ТОО «Молочный союз»	3	1	4	34	4+-2

Таблица 2. Кислотность молока, в процентах молочной кислоты

№	Название продукта	Производитель	Кислотность
№	Название продукта	Производитель	начальная,%	кипяченое молоко, %	некипяченое молоко, %
1	Молоко стерилизованное натурально без консервантов	Сев.Каз. поселок Бишкуль предприятие «Молсервис»	0,171	0,1818	0,2646
2	Молоко домашнее	Зерендинский район Первомайка отделение село Агадыр	0,189	0,1908	0,7704
3	Молоко стерилизованное	г.Петропавловск ТОО «Молпродукт»	0,1296	0,1332	0,1296
4	Молоко стерилизованное	г.Петропавловск ТОО «Молпродукт»	0,1296	0,144	0,1224

При кипячении молока молочнокислые бактерии, поскольку они не образуют спор, погибают, споры же маслянокислых бактерий сохраняются. При инкубации в термостате они прорастают и осуществляют маслянокислое брожение лактозы. В результате реакции масляной кислоты с казеинатом кальция и в этом варианте опыта казеиновая кислота выпадает в осадок. В дальнейшем она подвергается пептонизации, в результате чего сыворотка приобретает кремовый цвет, неприятный запах масляной кислоты (запах пота) и прогорклый вкус [3,4].

Таблица 3. Кислотность кефира, в процентах молочной кислоты

№	Название продукта	Производитель	Кислотность
№	Название продукта	Производитель	начальная, %	после термостата, %
1	кефир	Сев.Каз. поселок Бишкуль ТОО «Десерт СК»	0,5904	0,6534
2	кефир	г. Петропавловск ТОО «Молочный союз»	0,7164	0,6912

Для микроскопических наблюдений за молочнокислыми бактериями готовили препараты из прокисшего молока и из кефира, производителей, указанных в таблицах 2 и 3.

На препарате преобладают мелкие округлые клетки Lactococcus lactis, соединенные в короткие цепочки (рисунок). Эта бактерия — возбудитель естественного скисания молока в средних широтах. Оптимальная температура для ее развития — 30 ⁰С. Она способствует накоплению в молоке до 1% молочной кислоты.