СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ АЦИДОФИЛЬНЫХ КИСЛОМОЛОЧНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
METHOD OF GROWING ACIDOPHILIC LACTIC ACID MICROORGANISMS

Изобретение относится к культивированию штаммов микроорганизмов и может быть использовано при производстве пищевых и кормовых добавок, предназначенных для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний у человека, животных и птиц.
Известен способ выращивания кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление закваски из штаммов микроорганизмов, ее смешивание с кормовыми (пищевыми) компонентами, содержащими белковые продукты рыбного происхождения, и последующее выращивание при температуре порядка 8°C (см. GB №1502723, A23K 1/10, 1978).
При столь низких температурах сильно снижается активность кисломолочных бактерий, в результате чего либо снижается эффективность пищевых и кормовых добавок, либо существенно увеличивается продолжительность производственного процесса. Кроме того, не исключены расстройства желудочно-кишечного тракта при использовании пищи, содержащей значительное количество рыбного белка. Также снижается перевариваемость пищи (кормов).
Известен способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из рыбных продуктов белкового происхождения, ее пастеризацию, охлаждение до температуры культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов, до достижения субстратом pH 5,0-6,0 (см. SU № 1750605, кл. A23K 1/00, 1992).
Недостаток этого способа заключается в том, что технология производства микроорганизмов по-прежнему остается сложной и многостадийной, что затрудняет полную автоматизацию процесса. Кроме того, сырьевая база этого способа существенно снижается поскольку для его реализации используется отвар только кальмара, при этом требуется дополнительное использование пшеничной муки. При этом исходный состав компонентов потребный для приготовления питательной среды (рыбные отходы) - ограничивает область использования способа только кормопроизводством. Кроме того, конечный продукт процесса, осуществляемого по настоящему способу, может быть представлен только в жидком виде (поскольку его эффективное обезвоживание известными методами затруднительно, без существенного снижения лечебной и питательной ценности продукта).
Известен также способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из белкового продукта животного происхождения, ее пастеризацию, охлаждение до температуры приемлемой для культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов (см. RU №2103886 A23K 1/00, A23K 1/10, 1996).
Недостаток этого технического решения - ограничение сырьевой базы белковыми продуктами рыбного происхождения (рыбой и (или) продуктами ее переработки, и(или) отходами ее переработки, и (или) морепродуктами и (или) продуктами их переработки, и (или) отходами их переработки. При этом названное сырье в настоящее время имеется в ограниченных количествах, поступает недостаточно ритмично, что требует их накапливать в количествах, позволяющих минимизировать влияние неритмичности поставок на процесс культивирования, что требует для хранения привлекать соответствующие холодильные мощности и потому способствует удорожанию продукции. Кроме того, высокие температуры питательной среды при засеве ацидофильными кисломолочными микроорганизмами не на некоторое время ограничивают скорость культивирования, что снижает общую производительность этого процесса.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в расширении сырьевой базы для реализации способа и повышение производительности процесса культивирования.
Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, выражается в расширении сырьевой базы для реализации способа за счет использования соевого жмыха (отходов соевого производства, имеющегося в достаточных количествах в Дальневосточном регионе). При этом расширение сырьевой базы способа, за счет сырья менее требовательного к режимам хранения, позволяет уменьшить использование холодильных мощностей для хранения сырья и снизить стоимость продукции. Кроме того, обеспечивается эффективная утилизация значительных объемов соевого жмыха. Кроме того, исключается использование ценных продуктов (используются только отходы их переработки). Кроме того, достаточно крупное измельчение сырья способствует снижению затрат труда и энергии на процесс его измельчения.
Для решения поставленной задачи способ выращивания ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды из измельченных отходов переработки рыбы и (или) морепродуктов и (или) отходов продуктов их переработки, пастеризацию, охлаждение до температуры приемлемой для культивирования, засев ацидофильными кисломолочными микроорганизмами и последующее культивирование при температуре, превышающей температуру тела теплокровных организмов, отличается тем, что в составе питательной среды используют белковый продукт растительного происхождения, в виде соевого жмыха, измельченного до крупности не более 5 мм, в смеси с отваром морепродуктов, при этом засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют при температуре 38-40°C, причем, культивирование осуществляют при температуре 51-52°C, в течение 6-6,5 часов.
Сопоставительный анализ признаков предлагаемого изобретения и признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признаки «… в составе питательной среды используют белковый продукт растительного происхождения» способствуют расширению сырьевой базы процесса культивирования микроорганизмов.
Признак, указывающий, что белковый продукт растительного происхождения используют в виде «соевого жмыха, измельченного до крупности не более 5 мм» обеспечивает возможность использования высокоценного белка растительного происхождения, в виде отходов переработки сои при производстве растительного масла и обеспечивают дезинтеграцию сырья с одной стороны до крупностей достаточных для осуществления эффективного процесса культивирования, а с другой позволяющих ограничить затраты труда и энергии на процесс дезинтеграции.
Признаки, указывающие, что измельченное сырье используют «в смеси с отваром морепродуктов» обеспечивает расширение сырьевой базы способа, за счет ввода в оборот широкого круга морских гидробионтов, отвары которых могут быть использованы как по отдельности, так и в произвольном сочетании. Кроме того, обеспечивается утилизация таких отходов.
Признаки, указывающие, что «засев бактерий на указанную питательную среду осуществляют при температуре 38-40°C» снижает температурный «шок» микроорганизмов засеваемых в питательную среду.
Признаки "… культивирование осуществляют при температуре 51-52°C» позволяют ускорить процесс культивирования микроорганизмов, кроме того, при последующем вводе микроорганизмов в организм человека или животного (вместе с пищевой или кормовой добавкой) обеспечивает их высокую жизнеспособность.
Признаки, указывающие, что культивирование осуществляют «в течение 6-6,5 часов» задают продолжительность процесса культивирования и обеспечивают ритмичность производства.
Способ осуществляется следующим образом. Приготовляют питательную среду для закваски ацидофильных кисломолочных бактерий смешиванием при 45-51°C отвара морских беспозвоночных и (или) рыбы с измельченными до частиц крупностью до 5 мм белковыми продуктами животного происхождения (отходы переработки рыбы и (или) морепродуктов) в смеси с соевым жмыхом. Ингредиенты для приготовления пищевой добавки (особенно отходы переработки рыбы и(или) морепродуктов) по своим санитарно-гигиеническим и другим характеристикам должны быть пригодны для питания людей. При производстве кормовых добавок в составе сырья могут быть дополнительно использован более широкий диапазон отходов рыбы и ее переработки и (или) отходов морепродуктов и их переработки и другие отходы рыбоконсервного производства. Производство продукции на базе заявляемого способа может быть организовано на рыбокомбинатах или маслозаводах, специализирующихся на переработке сои. Целесообразно с позиций экономики (особенно при производстве кормовых добавок), чтобы состав и количественные соотношения ингредиентов, составляющих "твердый" компонент питательной среды (рыбной суспензии), и отваров определялись сырьевой базой основного производства (рыбокомбинатов) и потребностями утилизации его отходов. Отвар и "твердые" компоненты используют при весовом соотношении 1:2 - 1:3. Рыбную суспензию пастеризуют при 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Готовая питательная среда должна иметь pH 6,0-7,0.
Пастеризованную питательную среду охлаждают до 38-40°C и засеивают материнской закваской, приготовленной по известному способу в соотношении 1:13 (при необходимости повышения скорости процесса содержание закваски в суспензии повышают до 1:10). В процессе культивирования температуру субстрата повышают на 4-5°C/час доводя ее до температуры не менее, чем до 50-52°C. Процесс культивирования осуществляется в течение 3-7 ч до достижения pH 4,0-5,0.
Описанная последовательность операций используется на этапе запуска производственного процесса до нарабатывания закваски в количествах, необходимых для загрузки имеющихся производственных мощностей. Целесообразно иметь, как минимум две параллельные производственные линии -одну для производства закваски, а другие - для культивирования микроорганизмов. Производство питательной среды для операции культивирования микроорганизмов производится аналогично вышеописанному, с одним отличием - если конечный препарат предполагается производить в виде сухого порошка, то отношение доли "твердого" компонента к отвару в составе суспензии должно быть увеличено до 6:1 или 7:1, что позволит получить на выходе процесса культивирования продукт с низким содержанием влаги, полное обезвоживание которого может быть произведено известными методами, при этом увеличение доли "твердого" компонента выше названного соотношения нецелесообразно, поскольку при этом снижается интенсивность аэрирования суспензии, что приводит к снижению скорости процесса культивирования даже при интенсификации перемешивания.
Пример 1. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, полученной путем культивирования материнского штамма микроорганизмов, используют 600 кг смолотых в пасту (с крупностью частиц порядка 5 мм) рыбных отходов в смеси с отходами переработки кальмара из расчета по массе 2:1, которые смешивают со 100 кг соевого жмыха и 200 кг отвара осьминога (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой рыбной суспензии составляет 18%. Суспензию пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 900 кг суспензии, охлажденной до 39°C, засевают 14 кг указанной закваски и культивируют при 51°C при перемешивании, порядка 6,5 ч. Выход продукции- 914 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.
Пример 2. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, используют композицию, содержащую 100 кг смолотых в пасту (с крупностью частиц порядка 5 мм) рыбных отходов, 100 кг некондиционных продуктов переработки рыбы (рыбную кулинарию с просроченным сроком реализации), 100 кг отходов переработки кальмара, 200 кг соевого жмыха которые смешивают со 50 кг отвара мидии и 50 кг отвара кукумарии (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 20%. Суспензию пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при перемешивании. Затем 600 кг суспензии, охлажденной до 40°C, засевают 13 кг указанной закваски и культивируют при 51°C при постоянном перемешивании около 4 ч. Выход продукции - 613 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.
Пример 3. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum, используют 100 кг смолотых в пасту отходов переработки осьминога, 250 кг соевого жмыха которые смешивают с 50 кг отвара осьминога (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой суспензии составляет 21%. Суспензию пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Далее 350 кг суспензии, охлажденной до 40°C, засевают 9 кг указанной закваски и культивируют при 51°C при постоянном перемешивании порядка 5,5-6,0 ч. Выход продукции - 409 кг кормовой добавки, содержащей ацидофильную палочку.
Пример 4. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum используют 100 кг смолотых в пасту отходов переработки осьминога и 600 кг соевого жмыха смолотого с крупностью частиц порядка 5 мм, которые смешивают с 350 кг отвара кукумарии (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой питательной среде составляет 25%. Питательную среду пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 1050 кг субстрата, охлажденного до 40°C, засевают 14,2 кг указанной закваски и культивируют при 52°C при перемешивании, порядка 6,5-7,0 ч. Выход продукции - 1064,2 кг добавки, содержащей ацидофильную палочку, пригодной для пищевых и кормовых целей.
Пример 5. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum используют 105 кг соевого жмыха смолотого с крупностью частиц порядка 5 мм в смеси с 245 кг отходов гребешка, которые смешивают с 175 кг отвара кальмара (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой питательной среде составляет 21%. Питательную среду пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 525 кг питательной среды, охлажденной до 40°C, засевают 7,1 кг указанной закваски и культивируют при 51°C при перемешивании, порядка 6,0-6,5 ч. Выход продукции - 532,1 кг добавки, содержащей ацидофильную палочку, пригодной для пищевых и кормовых целей.
Пример 6. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum используют 70 кг соевого жмыха смолотого с крупностью частиц порядка 5 мм в смеси с 280 кг отходов осьминога, которые смешивают с 175 кг отвара гребешка и трубача, взятых в одинаковой пропорции (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой питательной среде составляет 23%. Питательную среду пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 525 кг субстрата, охлажденного до 40°C, засевают 7,1 кг указанной закваски и культивируют при 52°C при перемешивании, порядка 6,0 ч. Выход продукции - 532,1 кг добавки, содержащей ацидофильную палочку, пригодной для пищевых и кормовых целей.
Пример 7. Для выращивания бактерий культуры Lactobacterium acidophilum используют 35 кг соевого жмыха смолотого с крупностью частиц порядка 5 мм в смеси с 315 кг отходов трубача и мидии, взятых в одинаковой пропорции, которые смешивают с 175 кг отвара мидии (с содержанием сухих веществ 1%). Содержание сухих веществ в такой питательной среде составляет 23%. Питательную среду пастеризуют при температуре 90-92°C в течение часа при постоянном перемешивании. Затем 525 кг субстрата, охлажденного до 40°C, засевают 7,1 кг указанной закваски и культивируют при 52°C при перемешивании, порядка 6,0 ч. Выход продукции - 532,1 кг добавки, пригодной для пищевых и кормовых целей.
Предлагаемый способ обеспечивает ускоренное культивирование ацидофильных кисломолочных микроорганизмов, при этом конечный продукт, получаемый при использовании заявленного способа, характеризуется следующими параметрами:
- питательная ценность 1 кг кормовой добавки, поставляемой в жидком виде, при натуральной влажности составляет 0,25-0,3 корм. ед., 0,15 МДж обменной энергии, 140 г сухого вещества, 49 г перевариваемого протеина, 32 г жира, 3 г кальция и 2 г фосфора;
- питательная ценность 1 кг пищевой добавки, поставляемой в порошкообразном виде, при натуральной влажности составляет 0,87-1,05 корм. ед., 0,53 МДж обменной энергии, 490 г сухого вещества, 171 г перевариваемого протеина, 112 г жира, 11 г кальция и 7 г фосфора.
Положительный эффект от использования пищевой и кормовой добавки достигается за счет наличия в ней ацидофильной палочки, высокого содержания протеинов, микро- и макроэлементов, витаминов.
Профилактически-лечебная ценность продуктов - производных процесса культивирования микроорганизмов обусловлена наличием ацидофильной палочки, проявляющей антибиотическую активность по отношению к условно-патогенным бактериям.