Введение к работе
Актуальность темы. Кисломолочные продукты являются важными продуктами питания для населения различных возрастных групп. Для получения кисломолочных продуктов в настоящее время активно используют заквасочные культуры прямого внесения на основе молочнокислых микроорганизмов.
С видовым и штаммовым составом, биохимическими и биотехнологическими свойствами, физиологической активностью отдельных культур и комбинаций молочнокислых бактерий, входящих в состав заквасочной микрофлоры, связано большинство полезных изменений, происходящих в молоке при фер-ментировании.
Главной проблемой существующих комбинированных заквасок является отсутствие четких критериев отбора молочнокислых микроорганизмов, основанных на их протеолической активности и субстратной специфичности и позволяющих получать кисломолочные продукты с заданным белковым, пептидным и аминокислотным составом.
В связи с этим актуальна разработка научно обоснованных подходов, основанных на изучении физиолого-биохимических и промышленно ценных свойств молочнокислых микроорганизмов различных групп, при создании комбинированных заквасок прямого внесения с высокой активностью.
Степень проработки темы исследований. Вопросам производства бактериальных заквасок и концентратов посвящены работы многих учёных и исследователей в этой области: Л.А. Банниковой, В.И. Ганиной, А.В. Гудкова, З.Х. Диланяна, Н.И. Дунченко, М.С. Кондратенко, Н.С. Королёвой, М.Н. Николаева, Л.А. Остроумова, В.Ф. Семенихиной, О.В. Соколовой, Н.А. Тихомировой, И.С. Хамагаевой, В.Д. Харитонова, А.А. Цуцаевой и др.
Несмотря на обширный теоретический и практический материал, в настоящее время продолжаются исследования по разработке критериев подбора мультиэнзимных комплексов молочнокислых бактерий, входящих в состав за-квасочных культур. В связи с этим одним из актуальных интенсивно разрабатываемых научно-исследовательских и практических направлений является совершенствование существующих и создание новых конкурентоспособных бактериальных концентратов, способов их применения в производстве кисломолочных продуктов с заданными свойствами и составом.
Цель и задачи исследований. Целью работы является конструирование комбинированной закваски прямого внесения и разработка технологии получения кисломолочного напитка.
Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследований:
изучить физиолого-биохимические свойства молочнокислых микроорганизмов с целью выбора штаммов, обладающих ценными производственными признаками;
подобрать условия культивирования предложенной комбинации молочнокислых микроорганизмов с целью их активации;
разработать приемы длительного сохранения свойств у выбранных штаммов молочнокислых микроорганизмов;
разработать рецептуру и технологическую схему производства кисломолочного продукта с использованием комбинированной закваски прямого внесения;
изучить состав и свойства разработанного кисломолочного продукта;
разработать техническую документацию на кисломолочный продукт;
рассчитать ожидаемую экономическую эффективность, провести промышленную апробацию технологии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
изучены физиолого-биохимические свойства двенадцати штаммов молочнокислых микроорганизмов, предоставленных ВКПМ ФГУП «ГосНИИге-нетика», с целью выбора штаммов с ценными производственными признаками;
на основании полученных результатов выбраны четыре штамма лакто-бактерий Lactococcus lactis В 5946, Leiiconostoc mesenteroides subspecies mesenteroides В 8404, Lactobacillus plantarum В 3242, Lactococcus lactis subspecies cremoris В 2276, обладающие ценными производственными признаками при соблюдении установленных оптимальных условий культивирования: активность кислотообразования 6,0 ч, предельная кислотообразующая способность в молоке 120Т (рН 4,0), устойчивость к нагреванию в течение 30 мин при температуре от 50С до 60С, высокая антибиотическая активность по отношению к Staphylococcus aureus и Escherichia coli, протеолитическая активность от 967,0 Е/мг белка до 1875,0 Е/мг белка;
доказана биосовместимость четырех описанных штаммов молочнокислых микроорганизмов между собой;
подобран состав питательной среды, обеспечивающий максимальную продуктивность четырех штаммов при совместном культивировании: гидроли-зат обезжиренного молока, полученный под действием 0,5% химотрипсина при рН 7,5, температуре 50С в течение 2 ч, содержащий 0,5% сульфата магния и 0,25% сульфата меди;
установлено, что комбинация четырех описанных штаммов молочнокислых бактерий, культивированных на подобранной питательной среде в течение 12 ч при 30С, приводит к повышению протеолитической активности и жизнеспособности микроорганизмов: протеолитическая активность комбинированной закваски составляет 2100 Е/мг белка, концентрация микроорганизмов 8,8-10 КОЕ/см .
Практическая значимость работы. На основании полученных результатов описаны основные параметры конструирования комбинированной закваски прямого внесения. Разработан способ длительного сохранения свойств у выбранных штаммов молочнокислых микроорганизмов - сублимационная сушка при следующих параметрах: температура замораживания в защитной среде, содержащей 5% глицерина, -25С при продолжительности 90 мин; температура сушки 30С; продолжительность сушки 6 ч; тепловая нагрузка 5,45 кВт/м2- остаточное давление 0,6-0,8 кГТа, толщина слоя сушки 2 мм. Разработана технологическая документация (ТУ 9225-096-02054145-2013), регламент и рецепту-
pa получения кисломолочного продукта с использованием комбинированной закваски прямого внесения. Проведена промышленная апробация технологии в компании ООО «Биотек».
Методология и методы исследований. При проведении исследований использовали общепринятые, стандартные и оригинальные методы биохимического, физико-химического и микробиологического анализа, в том числе спек-трофотометрия, электрофорез в полиакриламидном геле по Лэммли, хроматография, метод Дюма.
Положения, выносимые на защиту:
- физиолого-биохимические свойства двенадцати штаммов молочнокис
лых микроорганизмов;
- комбинация штаммов Lactococcus lactis В 5946, Leuconostoc
mesenteroides subspecies mesenteroides В 8404, Lactobacillus plantarum В 3242,
Lactococcus lactis subspecies cremoris В 2276, обладающих ценными производ
ственными признаками, и свойства комбинированной закваски;
- состав питательной среды и условия для совместного культивирования
четырех штаммов лактобактерий;
- параметры сохранения свойств у комбинации выбранных штаммов мо
лочнокислых микроорганизмов.
Степень достоверности и апробация работы. Основные положения и результаты работы были предметом докладов и обсуждений на международных и межрегиональных научно-практических конференциях, семинарах, конгрессах: VII международная научно-практическая конференция «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (Кемерово, 2009); I региональная научно-практическая конференция «Образование, наука! инновации» (Междуреченск, 2010); II международная заочная научно-практическая конференция «Научная дискуссия: вопросы математики, физики химии, биологии» (Москва, 2013); XVII международная заочная научно-практическая конференция «Инновации в науке» (Новосибирск, 2013); международная научно-практическая конференция «Наука и современность» (Киев, 2013); European Applied Sciences (Штутгарт, 2013); Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings (Нью-Йорк, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе одна - в журнале, рекомендованном ВАК «Фундаментальные исследования», одна - в журнале, индексируемом в базе Scopus «World Applied Sciences Journal».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из следующих основных разделов: введение, обзор литературы, объекты и методы исследования, результаты исследования и их обсуждение, выводы, список использованных источников и приложения. Основное содержание работы изложено на 137 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы и 24 рисунка. Список литературы включает 175 наименований.
