Разработка технологии пробиотической сметаны, обогащенной селеном

    Оптимальное сочетание Str. Cremoris, бифидобактерий и пропионовокислых бактерий 40:30:30 было выбрано с учётом сбалансированного содержания жизнеспособных клеток данных культур, придающих закваске выраженный вкус, специфический аромат и хорошую консистенцию.

    Полученные  данные свидетельствуют, что при  увеличении содержания в закваске  Str. Cremoris и культивирование при 30°С приводит к излишней вязкости и замедлению роста бифидобактерий. При температуре 37°С закваска характеризуется высокой кислотностью и плохой консистенцией, что не позволит получить продукт высокого качества.     Анализ данных таблицы 2 позволяет сделать вывод, что наиболее благоприятными условиями для развития комбинаций St.Cremoris, B.bifidum, Propionibacterium Freudenreichii subsp. Schermanii AC2503  является температура 35°С и соотношение культур в закваске 40:30:30. Полученная при этих условиях закваска обладает наилучшими органолептическими, реологическими  показателями. Культуры в закваске содержатся в оптимальном равновесии, что позволит получить продукт высокого качества.

       Таким образом, было выбрано оптимальное  сочетание культур Str.Cremoris, B.bifidum 8₃, Propionibacterium Freudenreichii subsp. Schermanii AC2503 40:30:30 и температура культивирования 35°С. 

    3.3 Исследование биохимической активности закваски 

    Для  полного изучения свойств полученной закваски  была проведена серия опытов по определению органолептических, физико-химических и микробиологических показателей разработанной закваски. На рисунке 4 представлена схема приготовления закваски. Качественная характеристика закваски представлена в таблице 3.

Рисунок 4- Схема приготовления закваски.

Таблица 3- Качественная характеристика комбинированной закваски.

       Об  активности биохимических процессов при ферментации судили по динамике титруемой и активной кислотности.

       Закваска  характеризуется высокой биохимической  активностью и сквашивает молоко за 10-12 часов. Кислотообразующая способность комбинированной закваски представлена на рисунке 5.

    Рисунок 5- Кислотообразующая способность комбинированной закваски. 

       Полученные результаты указывают, что комбинированная закваска на основе бифидобактерий, пропионовокислых бактерий и молочнокислых бактерий обладает высокой биохимической активностью и способна сквашивать сливки путем прямого внесения, что позволяет ускорить технологический процесс.

       Анализируя  данные таблицы 3, можно предположить, что в исследуемой комбинации культуры закваски находятся в симбиотических взаимоотношениях, так как соотношение  жизнеспособных клеток остаётся на прежнем уровне. В связи с этим была изучена морфология комбинированной закваски (рис.6). Микрокартина закваски характеризует не только микробиологическую чистоту закваски, но и даёт представление о взаимоотношениях внутри микробного консорциума.

      При микроскопировании комбинированной  закваски отчетливо были видны представители трёх культур. Микрокартина представлена на рисунке 6. 

Рисунок 6- Морфология клеток микроорганизмов комбинированной закваски. 

       На  микроскопическом препарате комбинированной  закваски, представленном на рисунке 6, видны скопления клеток, указывающие на межклеточные связи – когезию. Это не просто образование суммы клеток, а своеобразная надорганизменная система, в определённом отношении аналогичная многоклеточному организму, но не тождественная ему. Свойством такой системы является взаимодействие (кооперация) отдельных клеток, когда их согласованная деятельность направлена на достижение одного и того же результата. Одним из механизмов кооперации является коммуникация – обмен сигналами и информацией за счёт функционирования внеклеточных метаболитов, регулирующих активность бактерий. Образование  таких взаимодействий обеспечивает адаптационную, физиологическую устойчивость клеток на воздействие усиливающихся со временем отрицательных  факторов внешней среды.

     На  основе результатов исследований можно  утверждать, что разработанная закваска характеризуется высокой биохимической  активностью и соответствует  требованиям, предъявляемым к закваскам. Культуры в закваске находятся в прочных симбиотических отношениях, которые гарантируют стабильность микробного консорциума. Применение данной закваски позволит  получить продукт с заданными свойствами.

    Таким образом, полученные результаты указывают, что комбинированная закваска на основе бифидобактерий, пропионовокислых бактерий и молочнокислых бактерий обладает высокой биохимической активностью и способна сквашивать сливки путем прямого внесения. 
 

    3.4 Оптимизация питательной среды селеном 

    Схема получения симбиотической  закваски достаточно трудоемка, поскольку процесс  полунепрерывного культивирования  зависит от ряда технологических  факторов: санитарно-гигиенических  показателей, качества применяемого сырья  и др. На поддержание активности закваски расходуются большие объемы сырья, что создает дополнительные материальные трудности в производстве. В связи с этим актуальным является разработка бактериального концентрата симбиотической закваски прямого внесения, который позволит приготовить продукт без предварительной активизации закваски на предприятии и имеет длительный срок хранения. 

    В питательной среде для культивирования  должны находиться все элементы, входящие в состав клеточного веществ. Поэтому  важно чтобы среда для культивирования содержала факторы роста для трёх применяемых культур.

           Основой питательной среды служила  осветленная творожная сыворотка. Применение сыворотки для культивирования микроорганизмов обусловлено содержащимися в ней углеводами (моно -, олиго - и аминосахарами), липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, ферментами и микроэлементами. Лактоза сыворотки является энергетическим субстратом для развития микроорганизмов, входящих в состав инокулята. В качестве источника азотистого питания в сыворотку добавлялся пептон. Для поддержания буферной емкости в среду вносили натрий лимоннокислый трехзамещенный и калий фосфорнокислый однозамещенный. Поскольку пропионовокислые, молочнокислые и бифидобактерии,  являются факультативными анаэробами, а   для уплотнения среды применяли агар-агар.  Молочнокислые бактерии для своего роста требуют наличия в среде витаминов (пиридоксале, пантотенате кальция и рибофлавине), аминокислот. Но известно, что пропионовокислые бактерии и бифидобактерии способны синтезировать данные соединения. Поэтому представляется возможным совместное культивирование выбранных культур на среде для бифидобактерий и пропионовокислых бактерий.

      Для оптимизации среды селеном  необходимо учитывать желаемое  содержание селена в готовом продукте. Сметана это продукт массового потребления, который должен содержать профилактическую дозу селена-15 мкг в 200 г сметаны (27 % от суточной дозы рекомендованной ФАО ВОЗ). В связи с этим  одна доза бакккоцентрата  прямого внесения будет содержать 15 мг селена (одна доза бакконцентрата предназначена для сквашивания 200 кг сливок). Таким образом, можно предложить следующий состав питательной среды для культивирования микроорганизмов (таблица 4.).

   Таблица 4- Состав питательной среды.

    Селенит натрия вносится в стерильную питательную среду перед заквашиванием в виде стерильного раствора в требуемом количестве. Микроорганизмы закваски в процессе роста синтезируют аминокислоты, которые связывают селен и переводят его в органическую форму.

      Динамика роста культур симбиотической закваски на питательной среде с добавлением селена, представлена на рис.7. Диаграмма, построенная на основе полученных данных, свидетельствует об активном росте микроорганизмов закваски  на выбранной среде.  

      Рисунок 7-  Рост культур симбиотической закваски на среде

      оптимизированной  селеном. 

    Таким образом, культивирование  комбинации бактерий, на среде обогащённой селеном, позволит создать закваску прямого  внесения для производства пробиотической сметаны.