Введение к работе
Актуальность темы. Перспективным направлением современной пищевой биотехиолопш является разработка продуктов нового поколения с различным функциональным назначением. Особую роль в создании таких продуктов играют лакто - н бнфидобакге()ии, обладающие высокой антагонистической активностью по отношению к патогенной микрофлоре .способные приживаться в кишечнике человека и оказывать положительное влияние на его иммунную систему. Теоретические основы разработки функциональных продуктов питания заложены в трудах А.Н.Покровского, И.Н Липатова, А.Н.Уголева, А.В.Гудкова, В Ф.Семекихнной, Г.П.Шамановой, И С Хамагаевой, ТМ.Эрвольдер и др Ухудшающаяся экологическая обстановка и гиподинамия диктуют необходимость широкого использования таких продуктов в рационе людей разных возраст лых групп в качестве лечебно-профилактического средства,
Расширение ассортимента продуктов лечебного и диетического питания возможно за счет использования вторичного молочного сырья: обезжиренного молока, пахты, сыворотки. Проблема комплексной переработки молочной сыворотки актуальна во многих странах как с точки зрения рационального использования всех составных частей молока, так и с точки зрения защиты окружающей среды, поскольку более 50 % сыворотки сливается в канализацию. Бно-технологические методы переработки молочной сыворотки являются наименее энергоемкими и позволяют получать ценные продукты питания с диетическими и лечебными свойствами.
В соответствии с основными положениями теории адекватного питания в последние годы наметилась тенденция создания комбинированных продуктов, сбалансированных по основнь м компонентам. Особое место среди таких компонентов занимают неперевариваемые полисахариды, или так называемые пищевые волокна, содержащиеся в продуктах растительного происхождения В связи с этим представляет и.ггерес разработка биотехнологического процесса производства кисломолочных продуктов, обогащенных овощными или расі тельными наполнителями.
Одним из способов регулирования микробиологических процессов при производстве ферментированных молочных продуктов является использование в качестве инокулята бактериальных препаратов. Возрастающие потребности молочной промышленности в препаратах лактобактерий требуют интенсификации технологии их получения. Одним из направлений в создании таких технологий является переход от замкнутых процессов выращивания микроорганизмов к непрерывно-проточным. Получение бактериальных препаратов непрерывным способом связано с необходимостью разработки рациональной схемы культивирования и управления данным процессом.
Развитие нежелательных микробиолошческих процессов в пищевых продуктах может привести к ухудшению кх органолелтических свойств или вызвать изменения, делан, дне продукты непригодными к употреблению. Для подавления роста вредных микроорганизмов в продуктах питания широко используют консерванты, из которых предпочтение следует отдать низину. Этот эффективный и безвредный для человека препарат является вторичным метаболитом определенного вида лактобактерий. Потребность в низине, как селективном консерванте продуктов питания достаточно велика. В связи с этим встал вопрос о создании отечественной промышленной технологии конкурентноспособного препарата. С учетом современного уровня технической микробиологии интенсификация процесса биосинтеза низина может быть обеспечена как путем применения высокопродуктивных штаммов лактококков, так и путем использования метода непрерывного культивирования микроорганизмов. До настоящего времени непрерывный метод не нашел должного применения в биотехнологии unit зина.
Целью работы явилась разработка технологий лечебно-профилактических кисломолочных продуктов и препаратов, основанных на управляемом культивировании лактобактерий.
Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач.
- провести исследование основных физиолого-бнохилшческих свойств лакто- и бифидобактерий и на основании полученных данных отобрать наиболее активные штаммы;
создать из отобранных штаммов многовидовые комбинации целевого назначения;
оптимизировать условия периодического и непрерывного культивирования лактобактерий при получении продуктов питания и бактериальных препаратов;
-разработать состав и технологию кисломолочных напитков с лечебно-профилактическими свойствами,
- подобрать оптимальные параметры биотехнологии препарата низина -
вторичного метаболита лактококков;
-изучить изменение химического состава исходной среды в результате метаболизма лактобактерий;
„Науннааловизна. Комплекс проведенных исследований позволил экспериментально установить и теоретически обосновать научные положения в решении проблемы управляемого культивирования лактобактерий при получении кисломолочных продуктов и препаратов периодическим и непрерывным способом.
Составлены новые многовидовые комбинации на основе антагонистически активных лакто- и бифидобактерий, позволяющие получать ферментированные молочные продукты с максимальной концентрацией эубиотиков, что обеспечивает им высокий терапевтический эффект. Установлено, что основным управляющим фактором для сохранения видового баланса лактобактерий в комбинациях являются кинетические критерии .согласно которым разработаны новые технологические схемы культивирования разных видов микроорганизмов.
Созданы новые композиции для получения лечебно-профилактических напитков из молочной сыворотки, сочетающие высокий титр антагонистически активных лакто- и бифидобактерий и наличие натуральных биологически активных веществ
Ьпервые показана возможность применения плодовых и овощных порошков в производстве комбинированных кисломолочных продуктов.
Научно обоснован компо: ентный состав кисломолочных продуктов с растительными наполнителями.
Обоснована непрерывная система культивирования продуцента низина в каї.оде последовательно соединенных хемостатов. Путем автоселекции в ус-> ловіЯх непрерывного культивирования получены три штамма - продуцента низина с повышенной ферментативной активностью.
Практическая значимость. Разработана и утверждена нормативно-техническая документация на кисломолочные напитки из сыворотки ."Эликсир" , "Авиценна ", "Пектри" и комбинированный кисломолочный продукт с плодоовощными порошками "Бифидоплюс". Новые технологии прошли производственные испытания и были внедрены на молочных заводах г. Санкт-Петербурга (АО "Петролакт" и ОАО "Петербургская молочная компания - Роска"). Клинические испытания новых кисломолочных напитков из сыворотки и комбпниро-ванн їх молочных продуктов с растительными наполнителями показали их убедительный терапевтический эффект. Предложенные способы непрерывного получения кисломолочных напитков, накопления биомассы лактобактернй и куль- ивирования продуцента низина защищены авторскими свидетельствами.
Результаты разработки биотехнологии низина использованы в Гос-НИИсичтезбелок при проектировании опытно-промышленного производства препарата. Отселектированные штаммы низинобразующих лактококков депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВНИИГенетика, г. Москва) г защищены патентами.
Апробашія работы и публикации. Результаты исследований были представлены на Всесоюзных симпозиумах по применению процесса непрерывной коагуляции белков молока в молочной промышленности ( Москва, 1975, 1978 ) ; Ш Всесоюзной научно-тсхн. конференции молодых специалистов по холодильной технике и технологии ( Ленинград, 1977), У Республиканской научно-техн. конференции "Повышение эффективности произведет и качества молочных продукте- ( Каунас, 1979); Всесоюзной научно-техн конференции "Холод -
народному хозяйству" (Ленинград, 1991) ; П международном семинаре 'Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания "( Москва-Пятигорск, 1993 ); Intrm. Confer, of Me iical Biotechn. Immun. and AIDS (Санкт-Петербург, 1994); Международн. научно-техн. конференции " Пища. Экология. Человек" (Москва, 1995); Intern. Conference Biotechnology St-Petersburg ,94 (S-Petersburg, Russia, 1994); Международн. научно-техн. конференции "Холод it пищевые производства ( С-Петербург, 1966).
Объем л структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав ( обзор литературы, объекты и методы исследования и 4 глав обсуждения результатов ), выводов, списка литературы и приложении. Работа изложена на 363 стр. машинописного текста, содержит 68 рисунков, схем, фотографий и 54 таблицы. Список литературы включает 440 наименований. В списке приложений 3 акта внедрения результатов диссертационных исследований в производство, Л акта клинических испытаний разработанных продуктов литания.
-Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 43 источниках и представлены в 6 авторских свидетельствах, 3 патентах и 1 положительном решении на получение патента.