Производство кисломолочных продуктов



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Производство кисломолочных продуктов



Характеристика микрофлоры молока. Молоко представляет собой хорошую питательную среду для развития большинства микроорганизмов, как вносимых с заквасками, так и попадающих в него извне.

При переработке молока в производстве молочных продуктов основную роль играют: процессы расщепления лактозы через моносахариды и пировиноградную кислоту, осуществляемые молочнокислыми бактериями, пропионовокислыми, уксуснокислыми бактериями, бактериями группы кишечной палочки, дрожжами и другими микроорганизмами; расщепления молочного белка осуществляемого молочнокислыми бактериями и протеолитическими микроорганизмами, споровыми бактериями, микрококками, дрожжами, плесневыми грибами; разложения жира в результате жизнедеятельности психротрофных липолитических микроорганизмов, плесневых грибов.

Все микроорганизмы, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, можно разделить в зависимости от их роли в формировании качества продукции на три основные группы: технически важная микрофлора, патогенные и санитарно-показательные микроорганизмы.

Некоторые представители технически важной микрофлоры могут играть как положительную, так и отрицательную роль в формировании качества молочных продуктов.

Бифидобактерии

 
 


Молочнокислые бактерии

Микрофлора

заквасок Уксуснокислые бактерии

Технически Дрожжи

Важная

микрофлора Молочнокислые бактерии

Микрофлора,

вызывающая Бактериофаги

пороки

Уксуснокислые бактерии

 
 


Психротрофные бактерии

 

Микрококки

 

Спорообразующие бактерии

 

Дрожжи

 

Плесневые грибы

 

Возбудители туберкулеза

 

Возбудители Возбудители бруцеллеза

инфекций

Возбудители ящура

 

ПатогенныеШигеллы Зонне

Микроорганизмы

Сальмонеллы

 

Возбудители B.cereus

пищевых

отравлений Бактерии группы протея

 
 


Энтеротоксигенные коагулазо-

положительные стафиллококки

 

Энтеропатогенные кишечные палочки

Аэробные и факультативно-анаэробные

мезофильные микроорганизмы

 

Санитарно- Бактерии группы кишечной палочки

показательные

микроорганизмы Коагулазоположительные стафиллококки

 

Бактерии группы протея

 

Энтерококки

 

Анаэробные сульфитредуцирующие

спорообразующие микроорганизмы

Рис. 2. Классификация микроорганизмов молока в зависимости от их роли

в формировании качества продукции

 

Так, молочнокислые бактерии участвуют в процессе сквашивания молока, но могут вызвать и прокисание продуктов; дрожжи участвуют в созревании кефира, кумыса, ацидофильно-дрожжевого молока, при излишнем размножении вызывают вспучивание этих продуктов, уксуснокислые бактерии входят в состав микрофлоры кефирной закваски и способствуют образованию типичного вкуса кефира, но при этом могут вызвать пороки вкуса и консистенции творога и сметаны. Другие технически важные микроорганизмы - плесневые грибы, грибы психотрофные и спорообразующие бактерии играют только отрицательную роль в производстве цельномолочных продуктов.

Патогенные возбудители инфекций (туберкулеза, бруцелеза, ящура) и возбудители пищевых отравлений, которые в свою очередь делятся на возбудителей пищевых токсикоинфекций (сальмонеллы, шигеллы и возбудители пищевых интоксикаций (коагулазоположительный стафилоккок).

Присутствие санитарно-показательных микроорганизмов свидетельствует о несоблюдении санитарно- гигиенических режимов производства.

Семейство Lactobacillaceae: термобактерии, стрептобактерии, b-бактерии.

Гомоферментативные молочнокислые палочки термобактерии – включают L.bulgaricus, L.аcidophilus и термоустойчивые молочнокислые палочки.

L.bulgaricus (болгарская палочка) – форма клеток в молоке – длинные и короткие цепочки от 2 до 20 мкн толщиной 1-1,5 мкм. Оптимальная температура развития бактерий составляет 40-45°С, максимальная – 60-62 °С, минимальная –20 °С. При внесении культуры петлей в пробирку с молоком оно свертывается при оптимальной температуре за 8-12 часов.

Бифидобактерии.

Бифидобактерии по классификации Burgey (1974) относятся к семейству Actinomycetaceae, роду Bifidobacterium. Они применяются для приготовления кисломолочных продуктов для детей раннего возраста.

Клетки бифидобактерий изогнутые или разветвленные с раздвоенными концами, булавовидными и гантелевидными утолщениями на концах.

Отношение к кислороду –строгие анаэробы; t опт. = 36-38°С; рН=6÷7; предельная кислотность в молоке через 2-4 суток –120-130°Т.

Морфология – неспорообразующие грамположительные палочки, в старых культурах могут встречаться грамотрицательные варианты. Для свертывания молока необходимо добавление ростовых веществ (дрожжевого автолизата, кукурузного экстракта, гидролизованного молока).

Бактериофаги.

Бактериофаги относятся к ультрамикробам. Эти микроорганизмы не имеют клеточного строения. Это явление очень распространено в молочной промышленности, особенно при производстве молока и сыра.

Фаги устойчивы к действию температуры (75°С в течение 15 с) и высушиванию. Основные пути борьбы: ассептические условия выращивания заквасок, смена заквасок, исключение из заквасок лизогенных штаммов; применение питательных сред, тормозящих развитие бактериофагов (исключение Са); применение заквасок нечувствительных к действию бактериофагов.

Уксуснокислые бактерии.

Уксуснокислые бактерии это подвижные периперихи, клетки овальной или палочковидной формы, одиночные, соединенные парами или в цепочки. При окрашивании препаратов культур, выращенных в молоке, метиленовым голубым, клетки по морфологическим признакам часто не отличаются от молочнокислых стрептококков.

Колонии на МПА и сусле - агаре маслянистые, блестящие, бесцветные или желтоватые. На жидких подкисленных средах уксуснокислые бактерии образуют пленку, слабую или более плотную, опускающуюся на дно пробирок. Образуют каталазу и перекись водорода. Хорошо растут при 20°С и слабо при 37-38°С.

Психротрофные микроорганизмы.

Наибольшее значение в молочной промышленности играют бактерии рода Pseudomonas, которые обычно рассматривают в более узком смысле как психротрофную микрофлору молока.

Бактерии рода Pseudomanas накапливаются в сыром молоке при длительном хранении его в охлажденном виде. Во время пастеризации они погибают, но накопившиеся в сыром молоке продукты их жизнедеятельности термоустойчивы, устойчивы и при хранении стерилизованного молока или молочных консервов, могут вызвать их порчу (горечь, прогоркание, гнилостный вкус).

Бактерии рода Pseudomonas чувствительны к понижению рН и в молочнокислых продуктах не размножаются.

Микрококки.

Микрококки относятся к микроорганизмам семейства Micrococcaceae, рода Мicrococcus, имеющие клетки шарообразной формы, расположенные в виде неправильных скоплений и не образующие длинные цепочки. Под микроскопом микрококки распознают по беспорядочному расположению шарообразных клеток (клетки неподвижны грамположительные, диаметр клеток 0,8-1,2 мкм). У некоторых видов наблюдается тенденция к соединению клеток в тетрады. Колонии обычно желтоватой или белой окраски, более крупные, чем у молочнокислых бактерий. Оптимальная для развития является температура 30-35°С. Предельная кислотность молока составляет 40-60°Т.

Спорообразующие бактерии.

Спорообразующие бактерии встречаются в цельномолочных продуктах. Клетки этих бактерий имеют форму прямых или чуть изогнутых палочек. Бактерии образуют термоустойчивые эндоспоры, но не более одной в клетке. Споры имеют в клетке центральное расположение или от центрального до терминального. Форма спор может быть и эллиптической, и цилиндрической. Клетки могут располагаться поодиночке, парами или цепочками.

При росте на агаре спорообразующие бактерии образуют крупные сероватые мохнатые расползающиеся (если бактерии подвижны) колонии. Клетки грамположительные, по крайней мере на ранних стадиях роста, реже грамотрицательные. Большинство видов образуют каталазу. По отношению к кислороду они могут быть строгими аэробами или факультативными анаэробами. Оптимальная температура развития для большинства спорообразующих бактерий 30-35°С. Все спорообразующие бактерии отрицательно реагируют на кислую среду, поэтому они проявляют себя только в тех случаях, когда в молоке и молочных продуктах молочнокислые бактерии не развиваются. Бактерии вызывают свертывание, протеолиз, горечь молока.

Дрожжи.

В основу классификации дрожжей положены различия в характере их вегетативного размножения (деление, почкование), спорообразование, а также морфологические и физиологические признаки.

В молоке и молочных продуктах встречаются как спорообразующие, так и неспорообразующие дрожжи.

Возможность дрожжей размножаться в молоке определяется способностью их сбраживать лактозу или наличием в молоке другой микрофлоры, в частности молочнокислой, обладающей лактозной активностью. Оптимальная температура развития дрожжей 25-30°С, что следует учитывать при выборе температуры созревания продуктов, в состав микрофлоры которых они входят. Вызывают вспучивание, дрожжевой вкус, в консервах – бомбаж на ранней стадии хранения.

Основные свойства микрофлоры молока

Размножение.

Размножение микроорганизмов в молоке происходит путем увеличения количества их клеток и биомассы. Отдельная клетка бактерии увеличивается в размерах и делится на две одинаковые клетки. В результате каждого деления клеток образуется новое поколение (популяция) клеток. В благоприятных условиях продолжительность образования нового поколения может составить 15-20 минут. Однако при обычных условиях культивирования микроорганизмов в питательной среде по мере увеличения числа клеток запас питательных веществ истощается, и накапливаются продукты жизнедеятельности, подавляющие их рост, вследствие чего размножение сначала задерживается, а в дальнейшем прекращается.

В производственных условиях интенсивность размножения и отмирания микроорганизмов зависит от температуры, состава среды, аэрации, присутствия других микроорганизмов и других факторов.

Молочнокислое брожение.

Молочнокислое брожение (гликолиз), или расщепление глюкозы до молочной кислоты, является основной функцией молочнокислых бактерий, используемых при производстве кисломолочных продуктов.

При развитии гомоферментативных молочнокислых стрептококков устанавливается равновесие между формами молочной кислоты L(+) и D(-), в котором в большинстве случаев преобладает L(+) - молочная кислота, при брожении, осуществляемом гетероферментативными видами - лейконостоками, образуется главным образом Д (-) - молочная кислота. Разные виды молочнокислых палочек образуют Д (-) и L (+) или DL - молочную кислоту.

L (+) – молочная кислота является обычным продуктом обмена веществ в организме животных и человека, тогда как Д (-) – молочную кислоту обнаруживают только при обмене веществ некоторых микроорганизмов, она гетеротрофна для организма человека и животных, плохо в нем расщепляется.

Основными факторами, определяющими интенсивность и направление молочнокислого брожения, являются активность процесса сквашивания и конечное содержание молочной кислоты, а также наличие в среде кислорода и углекислого газа.

Активность процесса сквашивания зависит от того, насколько быстро микроорганизмы преодолевают лаг - фазу и насколько круто поднимается логарифмическая часть кривой роста. Молочнокислые стрептококки начинают активно размножаться в первые же минуты и часы культивирования, но они чувствительны к кислоте, поэтому по достижении кислотности молока 100°Т начинают быстро отмирать.

Молочнокислые палочки имеют более длительную лаг - фазу, но зато в дальнейшем размножаются активно и благодаря высокой кислотоустойчивости дольше могут развиваться в сквашенном молоке.

Оптимальный рост молочнокислых бактерий наблюдается в микроаэрофильных условиях. Молочнокислые бактерии способны окислять углеводы и осуществлять их гликолиз до молочной кислоты.

При введении в среду кислорода происходит задержка образования молочной кислоты. В присутствии углекислого газа процесс молочнокислого брожения стимулируется. Стрептококки способны сами образовывать необходимое количество углекислого газа. Штаммы с пониженной способностью к образованию углекислого газа менее активны при сквашивании.

Газообразование.

Газообразование в молочных продуктах может происходить при развитии микроорганизмов S.lactis Subep. diacetylactis, S. lactis Subsp. acetoinitus и Leuconostos в результате расщепления лимонной кислоты до углекислого газа, а также дрожжей и посторонних микроорганизмов в результате расщепления углеводов и других соединений.

 

Протеолиз.

У организмов должна быть способность к протеолизу белка, позволяющая им нормально развиваться в молоке.

Бактерии закваски создают в молоке плотность своих клеток примерно 109 на 1 мл, что соответствует приблизительно сухой массе бактерий 0,5мг на 1 г или 0,25 мг бактериального белка на 1 г. Для синтеза этой массы белка требуется примерно 0,025% свободных аминокислот. В молоке без добавок содержится примерно 0,01-0,02% свободных аминокислот, что составляет меньше чем 20-80% (редко) аминокислот, содержащихся в питательных средах, обеспечивающих оптимальный рост бактерий.

Почти все виды молочнокислых бактерий обладают протеолитической активностью, способной обеспечить их конструктивный обмен. У молочнокислых бактерий обнаружены как внутриклеточные, так и внеклеточные протеазы. Наиболее активный протеолиз наблюдается в ранние часы развития культуры, что свидетельствует о том, что белок расщепляется в молоке в основном ферментами растущей клетки: при росте L. сasei в первые 24 часа накапливается столько же свободных аминокислот, сколько за последующие 7 суток.

Среди мезофильных молочнокислых стрептококков установлена корреляция между активностью протеолиза и активностью кислотообразования, что подтверждает физиологическое значение протеолиза для их роста и биохимической активности. Молочнокислые палочки обладают более высокой протеолитической активностью, чем молочнокислые стрептококки.

Параллельное определение содержания тирозина и интенсивности кислотообразования в культуре показало, что при совместном культивировании молочнокислых бактерий с сильной и слабой протеолитической активностью содержание свободных аминокислот в молоке падает за счет потребления их слабыми культурами, а кислотность сгустков возрастает по сравнению с кислотностью сгустков, образуемых чистыми культурами.

Наиболее сильно протеолитическая активность в первые часы выражена у S.lactis, наоборот, у S.thermophilus наблюдается активное потребление свободных аминокислот на протяжении всего периода развития. Молочнокислые палочки требуют для начала роста снижения окислительно-восстановительного потенциала и слабого подкисления, которое обеспечивается в симбиозе с S.thermophilus, в дальнейшем они ведут активный протеолиз, создавая условия для развития S.thermophilus. Протеолитическая активность молочнокислых бактерий в целом в молоке настолько слаба, что видимых изменений его не происходит. Некоторые микроорганизмы, например дрожжи, уксуснокислые бактерии, плесневые грибы, могут вызвать протеолиз или одновременно с развитием молочнокислых бактерий, или после окончания его.

Антибиотическая активность.

Под антибиотической активностью микроорганизмов понимают способность их вырабатывать специфические антибиотические вещества, угнетающие рост других микроорганизмов.

Антибиотически активные микроорганизмы, развивающиеся при производстве кисломолочных продуктов, могут подавлять нежелательную микрофлору, накапливать в них антибиотические вещества. После потребления продуктов, содержащих антибиотически активные микроорганизмы, они могут подавлять нежелательную микрофлору кишечника путем размножения живых клеток, вырабатывающих антибиотические вещества, а также воздействием на эту микрофлору антибиотических веществ, поступивших с продуктами. Антибиотические вещества вырабатываются такими молочнокислыми палочками, как L.acidophilus и L. Bulgaricus.

Установлено, что бактерицидное действие на бактерии группы кишечной палочки фильтратов культуральной жидкости L.acidophilus, L. bulgaricus проявляется в разведениях (1:8) ÷(1:8) и бактериостатическое – в разведениях (1:8) ÷(1:16).

В связи с тем, что L.bulgaricus используют, как правило, в сочетании со S. thermophilus, необходимо знать антибиотическую активность комбинаций этих микроорганизмов. Установлено, что антибиотическая активность комбинаций зависит главным образом от активности L.bulgaricus. Однако, в некоторых случаях малоактивные штаммы болгарской палочки при совместном культивировании с термофильным стрептококком усиливают антанонистическое действие по отношению к Е. coli, и наоборот, антибиотически активная болгарская палочка в комбинации с отдельными штаммами стрептококков снижает свою активность.

Химические факторы, влияющие на молочнокислое брожение

Белки: буферным (защитным) действием казеина по отношению к молочнокислым бактериям в молоке, содержащем свободные ионы водорода, объясняется тот факт, что по мере обогащения продуктов белком повышается способность молочнокислых бактерий сбраживать лактозу. Так, предельная кислотность, образуемая молочнокислыми стрептококками, в сыворотке 70-80°Т, в молоке 120 , в твороге около 200°Т.

Пептоны. Добавление пептонов к молоку и молочной сыворотке усиливает рост многих штаммов молочнокислых стрептококков (S.lactis и S. cremoris ) и некоторых палочек. Однако, на средах, содержащих пептон в качестве единственного источника азота, большинство молочнокислых бактерий, особенно палочек, не дает максимального роста.

Пептиды и аминокислоты. Пептиды способствуют росту молочнокислых бактерий в значительно большей степени, чем аминокислоты, добавляемые в среды в эквивалентных количествах. В то время, как входящие в состав пептидов аминокислоты могут оказывать угнетающее воздействие, если количество их не строго сбалансировано, с пептидами такого явления не наблюдается.

Молочнокислые палочки проявляют меньшую потребность в аминокислотах, так как обладают более сильной способностью к протеолизу.

Пуриновые и пиримидиновые основания, нуклеиновые кислоты.

Развиваясь в молоке, молочнокислые бактерии испытывают меньший недостаток в аминокислотах, чем, например, в пуриновых и пиримидиновых основаниях и нуклеиновых кислотах. В молоке этих соединений недостаточно, поэтому при добавлении их усиливается кислотообразование молочнокислых бактерий. Особенно большой эффект наблюдается при добавлении инозина. Чистый аденин обладает теми же свойствами и при добавлении к молоку, стьитмулирует рост активных культур S.lactis и S.cremoris.

Некоторые пуриновые основания, в частности гуанин и ксантин, могут угнетающе действовать на молочнокислые палочки. Это действие уменьшается в присутствии аденина и гипоксантина. Предполагается, что аденин является наиболее важным из пуринов в азотном питании молочнокислых бактерий. Активация, оказываемая на микроорганихзмы заквасок экстрактом поджелудочной железы, объясняется наличием в нем инозина, гипоксантина и аденина. Нельзя не учитывать также и протеолического действия, которое оказывает панкреатин на белки молока.

Витамины.

Недостаток в азотистых веществах и витаминах при развитии в молоке возмещается следующими путями: собственной протеолической активностью молочнокислых бактерий, направленным подбором комбинаций молочнокислых бьактерий, обеспечивающих друг друга необходимыми веществами, совместным развитием молочнокислых бактерий с уксуснокислыми бактериями и дрожжами, способными обеспечивать протеолиз белка и синтез витаминов, добавлением в некоторых случаях дрожжевого автолизата, продуктов гидролиза белка и других стимуляторов роста.

Углеводы.

Единственным углеводом, находящимся в избытке в молоке, является лактоза. В процессе развития микроорганизмов, способных к расщеплению лактозы, в молоке образуются глюкоза и галактоза, которые в свою очередь могут быть использованы другими микроорганизмами, не сбраживающими лактозы. Поэтому некоторые микроорганизмы, неспособные самостоятельно развиваться в молоке (уксуснокислые бактерии, дрожжи, не сбраживающие лактозу, и др.), совместно с молочнокислыми бактериями развиваются активно. Эти микроорганизмы относятся к группе ацидофильных, и их рост не подавляется накапливающейся в процессе молочнокислого брожения кислотой. Другие, несмотря на всю способность сбраживать лактозу, не могут активно развиваться в молоке совместно с молочнокислыми бактериями из-за чувствительности к кислой реакции среды.

Жир и жирные кислоты.

Молочнокислые бактерии одинаково хорошо растут как в цельном, так и в обезжиренном молоке, в первые 12 часов развития может наблюдаться некоторое усиление кислотообразования в цельном молоке. Предполагается, что вещество, стимулирующее кислотообразование, содержится в липопротеиновых оболочках жировых шариков. Пастеризация не снижает стимулирующего действия этого вещества. В производственных условиях заметной разницы в кислотообразовании молочнокислых бактерий при изготовлении заквасок на цельном и обезжиренном молоке не наблюдается.

Минеральные вещества.

Все молочнокислые бактерии больше всего нуждаются в магонии и натрии. Причем магний нельзя заменить кальцием. Если соли железа повышают энергию кислотообразования.

В питательных средах допускается железо заменять кобальтом или цинком. На развитие бактерий рода Leucvonostos влияет присутствие солей кальция и магния, они стимулируют ароматообразование. При этом S.diacetylactis не нуждается в присутствии кальция. На жизнедеятельность ароматизирующих бактерий благотворно влияет наличие солей марганца, они устраняют влияние сезонных изменений качества молока.

Физические факторы:

Температура: кардинальные температурные точки (температурные границы) для размножения микробов и других процессов (спорообразования, брожения и др.) у одних и тех же микроорганизмов могут быть разными.

Эти температурные точки могут также колебаться для одного и того же вида в зависимости от других условий развития. В зависимости от уровня кардинальных точек микроорганизмы разделяют на психрофильные, психротрофные, мезофильные и термофильные (таблица 2).

К психрофильным относятся микроорганизмы, которые хорошо растут при температуре 0°С при выдержке посевов в течение 1-2 недель, а также на продуктах и средах при отрицательных температурах. К психротрофным относятся микроорганизмы, которые могут размножаться при температуре 7°С и ниже, независимо от их оптимальной температуры.

К мезофильным относятся микроорганизмы, развивающиеся при средних температурах от 8 до 45°С, оптимальной для них является температура 25-39°С.

Облигатными термофилами являются микроорганизмы, развивающиеся при 55°С и выше, при температуре 37°С они расти не могут, а факультативными термофилами-микроорганизмы, которые могут развиваться и при более низких температурах.

Таблица 2



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.212.116 (0.013 с.)