Влияние новых штаммов молочнокислых бактерий на качество обезжиренного сквашенного молока

УДК 664

Е. В. Никитина, А. И. Вафина

ВЛИЯНИЕ НОВЫХ ШТАММОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ НА КАЧЕСТВО ОБЕЗЖИРЕННОГО СКВАШЕННОГО МОЛОКА

Ключевые слова: молочнокислые бактерии, обезжиренное молоко, физико-химические свойства, кисломолочный продукт.

Данная статья посвящена изучению воздействия новых изолятов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus, выделенных из силоса, на обезжиренное сквашенное молоко. Выявлена их высокая активность сквашивания. Все изоляты были внесены в 5 % - ной концентрации. Исследованы физико-химические и структурно-механические показатели качества полученных сквашенных продуктов.

Keywords: lactic acid bacteria, skimmed milk, physico-chemical properties, a fermented milk product.

This article concentrates on influence new strains of lactic acid bacteria of the Lactobacillus genus, isolated from silage, on skimmed fermented milk. It was found that the investigated strains exhibit high activity of fermenting. All strains were incorporated in a 5% concentration. Physico-chemical and structural-mechanical properties of quality fermented products were investigated.

Введение

Потребление ферментированных молочных продуктов увеличилось в последние годы. Этот факт связан с расширяющимся разнообразием органолептических свойств, а также питательных и лечебных характеристик этих продуктов [1]. Одним из аспектов биотехнологической направленности является целенаправленное использование микроорганизмов для получения йогурта с улучшенными характеристиками. Йогурт - это молочный продукт, получаемый путем бактериальной ферментации молочного сахара в молочную кислоту, что дает ему характерную гелеобразную текстуру и вкус [1].

Йогурт содержит термофильные закваски, такие как Lactobacillus delbrueckii подвид. bulgaricus и Streptococcus salivarius подвид. thermophilus [2-5]. Lactobacillus delbrueckii палочковидные с закругленными концами, термофильный стрептококк имеет сферическую или яйцевидную формы с нерегулярными сегментами [6]. Обе грамположительные, факультативные анаэробные, неподвижные и неспорообразующие бактерии [7].

Успешная подготовка йогурта во многом зависит от собственно симбиотических отношений между двумя организмами, смешанными в равной пропорции [8]. Штаммы, принадлежащие к одному и тому же виду, могут показывать различную ферментационную деятельность, и дать разные конечные продукты [9].

В настоящее время в составе кисломолочных продуктов, относящихся по типу к йогуртам, могут применяться и другие культуры молочнокислых бактерий, например, Lactobacillus casei, L. rhamnosus, L. plantarum, L. fermentum, L. paracasei [10]. Введение этих культур микроорганизмов в состав продукта улучшает пробиотические, и функционально-технологические свойства конечного кисло-молочного продукта.

Целью этого исследования было выявить и оценить перспективу использования новых штаммов молочнокислых бактерий в технологии получения сквашенного продукта из обезжиренного молока.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования выступало молоко коровье пастеризованное (ГОСТ 31450-2013), кото-

рое обезжиривали центрифугированием при 3000 g, после чего его кипятили. Физико-химические свойства используемого молока представлены в таблице 1.

Анализ физико-химических свойств молока тестировали на анализаторе качества "Клевер-2М", по рекомендованному производителем методу.

Таблица 1 - Физико - химический состав обезжиренного молока

Показатель Значение

Белок, % 3,15

Жир, % 0,2

Лактоза, % 4,65

Плотность, г/см3 1032

Сухие вещества, % 8,74

рН, ед. 6,66

Кислотность, °Т 15

Микроорганизмы

Для получения классического йогурта использовали штаммы Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus штамм 51 (выделен из препарата Га-строфарм) и Bifidobacterium BB-12™, Streptococcus thermophilus TH-4 (выделены из препарата Бифиформ Бэби), смешивали препараты в равных количествах.

Экспериментальные изоляты, выделены из силоса и идентифицированы до рода Lactobacillus sp., были предоставлены к.б.н., доцентом кафедры генетики Казанского федерального университета Каюмовым А.Р., (Казань, РФ). В работе тестировали шесть изолятов - Lactobacillus sp. AG1, Lactobacillus sp. AG 8, Lactobacillus sp. AG 9, Lactobacillus sp. AG 10, Lactobacillus sp. AG 15, Lactobacillus sp. AG 16. Изоляты культивировали на MRS агаре при 37 оС.

Получение кисломолочного продукта

Для изготовления готового сквашенного продукта получали стартовую культуру каждого из изолятов, которые выращивали на обезжиренном молоке при 37 оС, в течение 16 ч.

Для готового продукта использовали обезжиренное кипяченое молоко, предварительно выдержанное при 37 оС в течение 30 мин. Вносили стартовую культуру экспериментальных изолятов или йогуртовую закваску в количестве 5 % по объему молока. Молоко с закваской культивировали при 37 оС до достижения у продукта рН не менее 4-4,5. Измерение рН осуществляли рН-метром через каждый час. Затем проводили анализ качественных характеристик.

Анализ белка, жира, лактозы, плотность, соли и сухие вещества осуществляли на Фурье-спектрометр инфракрасный "ИнфраЛЮМ" ФТ-12 (РФ) с соответствующим программным обеспечением и калибровочными данными по продукту «йогурт».

Анализ титруемой кислотности осуществляли согласно ГОСТ 3624-92 «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности».

Анализ влагоудерживающей способности (ВУС) и синерезиса сквашенного молока. Образцы сквашенного молока (около 20 г) (Y) после охлаждения до +4 оС через 24 ч хранения после готовности центрифугировали в течение 10 мин при скорости 4000 оборотов в минуту при +20 °С. Выделившуюся сыворотку (W) удаляли и взвешивали. ВУС сквашенного молока рассчитывается по формуле:

ВУС = (Y - W)/Y х 100% [6].

Синерезис измеряли после охлаждения образцов до +4 оС через 24 ч хранения после готовности. Образцы сквашенного молока (около 20 г) (Y) после охлаждения до +4 оС центрифугировали в течение 10 мин при скорости 1000 оборотов в минуту при +20 °С. Выделившуюся сыворотку (W) удаляли и взвешивали.

Синерезис сквашенного молока рассчитывается по формуле:

Син = W/Yx 100.

Результаты представляли в г воды/100 г продукта.

Результаты исследований

В работе были получены образцы сквашенных молочных продуктов под воздействием новых изолятов молочнокислых бактерий и йогуртовой закваски. Исследованы физико-химические показатели качества свежевыработанных образцов кисломолочного продукта с добавлением новых изолятов и классического йогурта (рис. 1).

Из представленного рисунка 1 видно, что отмечалось большее нарастание кислотности в кисломолочных образцах по сравнению с классическим йогуртом (контролем). Исключение составлял образец, полученный с использованием штамма AG1, значение кислотности которого 94 °Т, что ниже контроля.

Наибольшее кислотообразование прослеживается в образце, сквашенном штаммом AG16, и составляет 120°Т.

В целом кислотность всех опытных образцов соответствует гостируемым требованиям, в готовом йогурте она должна соответствовать 75 - 140 Т. Активное кис-лотообразование в сквашиваемом продукте связано с присутствием большого количества заквасочных микроорганизмов, которое приводит к накоплению продуктов метаболизма заквасочных микроорганизмов (органические кислоты, преимущественно молочная кислота) и повышению значения титруемой кислотности.

Рис. 1 - рН и кислотность сквашенного обезжиренного молока после культивирования йогуртовой закваски и новых изолятов молочнокислых бактерий

Важным показателем качества молочного сырья с позиции технологии его переработки и хранения является величина pH, так как деятельность ферментов и бактерий связана с кислотностью, которая коррелирует с кислотностью. Величина рН после сквашивания молока для разных штаммов колебалась в пределах 3-4. Самое низкое значение pH наблюдается в образце, сквашенном штаммом AG16 (3,09).

Для оценки структурно-механических характеристик полученных сквашенных продуктов проводили определение синерезиса и влагоудерживаю-щей способности (ВУС).

Формирование однородного сгустка при выработке сквашенного продукта является одним из ключевых процессов при выработке йогуртов. В случае сильного уплотнения сгустка может наблюдаться высокий уровень синерезиса. Из результатов, представленных на рисунке 2, очевидно, что синерезис образцов сквашенных с использованием штаммов AG8 и AG10 (19 мл H20/100 продукта) проявляется в меньшей степени, этот показатель ниже, чем в контрольном классическом йогурте.

Рис. 2 - ВУС и синерезис сквашенного обезжиренного молока после культивирования йогуртовой закваски и новых штаммов молочнокислых бактерий

Влагоудерживающая способность относится к значимым показателям качества молочного сырья, характеризующим способность белкового матрикса удерживать влагу или абсорбировать добавленную воду при значительных внешних воздействиях, таких как термообработка, центрифугирование и прессование.

Данные измерения ВУС представлены на рисунке 2. ВУС опытных сквашенных продуктов характеризовались более низкими значениями по сравнению с контролем. Наиболее значительный показатель ВУС выявлен в продуктах, сквашенных новыми изолятами AG8, AG10 и AG15.

С точки зрения химического состава, полученные обезжиренные продукты обладали высоким содержанием белка, более 4 %. Наибольшая концентрация была в продукте, изготовленном с помощью йогуртовой закваски и изолята AG16.

Низкое содержание жира в образцах контрольного йогурта, AG1 и AG8 свидетельствовало о высокой ли-политической активности используемых бактериальных заквасок.

Наибольшее содержание лактозы было выявлено в контрольном образце, тогда как наименьшее количество молочного сахара было в образцах AG8, AG10, AG15 и AG16.

Самый плотный молочный сгусток образовывали изоляты AG1, AG8 и йогуртовая закваска.

Наибольшее процентное содержание сухих веществ выявлено в классическом йогурте, а наименьшее в образце AG1.

Таблица 2 - Физико-химические свойства обезжи-

В настоящей работе изучалась возможность применения новых изолятов в технологии получения термостатного кисломолочного продукта. Термостатный йогурт формируется в стационарной таре, в процессе выдержки молочнокислые бактерии ферментируют лактозу в молочную кислоту, давая непрерывную структуру геля в потребительской таре [10]. К хорошим физиче-

ским признакам йогурта относят, в том числе, отсутствие визуального разделения сыворотки и воспринимаемой вязкости, что влияет на общие сенсорные характеристики потребителей йогуртов. Понимание механизмов, участвующих в формировании текстуры в йогуртах и влияние условий обработки на развитие текстуры может помочь улучшить качество йогурта.

Проводя комплексную оценку качественных характеристик кисломолочных сгустков, полученных с помощью монокультур новых изолятов лак-тобацилл, выявлено, что изолят AG8 обладает высокой кислотообразующей активностью, формирует молочный продукт с высоким ВУС и низким синерезисом, однако высокая липолитическая активность приводит к формированию неприятного запаха и вкуса. Аналогичными свойствами по физико-химическим параметрам обладает продукт AG10, но, в связи с низкой липолитичексой активностью изолята, в процессе сквашивания не образуются неприятные органолептические показатели. Следует отметить, что при производстве кисломолочного продукта синерезис является нежелательным показателем.

Ранее было проведено тестирование полученных изолятов лактобацилл на способность сквашивать маложирное молоко [11]. В качестве наиболее перспективного изолята был выявлен Lactobacillus sp. AG10.

Развитием исследований станет тестирование изолятов в качестве минорного компонента закваски в производстве кисломолочного напитка.

Литература

1. Gilliland, S.E. (1991), «Properties of yoghurt»', in Robinson, R.K. (Ed.), Therapeutic Properties of Fermented Milks, Elsevier Science Publishers, London, pp. 65-80.

2. Moreira, M., Abraham, A. and De'Antoni, G. // Journal of Dairy Science, 2000. 83:395-400.

3. Abu-Tarboush, H.M. // Journal of Dairy Science, 1995. 79:366-371.

4. Sodini, I., Lucas, A., Oliveira, M., Remeuf, F. and Cor-rieu, G. // Journal of Dairy Science, 2002. 85:2479-2488.

5. Ng, E., Yeung, M., Tong, P. // International journal of Food Microbiology, 2011. 145(1 ):169-75.

6. Hardie, J.M. Genus Streptococcus, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 1986. V. 2, William and Wil-kins, Baltimore, MD, P.1043-70 .

7. Kandler, O., Weiss N. Genus Lactobacillus, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Vol 2, 9th ed. Williams and Wilkins, Baltimore. P.1063-1065.

8. Rahman, M., Gul, S., Farooqi, W. // Pakistan Journal of Biological Sciences. 1999. 2:131-133.

9. Bianchi-Salvadori, B., Camaschella, P., Cislaghi, S. // International Journal of Food Microbiology. 1995. 27:253-261.

10. Tamime, A. Y., Robinson R. K. Yoghurt: Science and Technology. 2nd edn. CRC Press, Boca Raton, FL. 1999.

11. Никитина Е.В., Вафина А.И., Каюмов А.Р. // Вестник технологического университета. 2016. 19(22):172-175.

ренного кисломолочного продукта

Вариант опыта (используемые изоляты) Показатель

Белок, % Жир, % Лактоза, % Плотность, г/см3 Сухие вещества, %

AG1 4,130 0,01 0,24 1035 8,841

AG8 4,240 0,01 0,47 1035 9,421

AG9 4,210 0,201 0,41 1034 9,429

AG10 4,100 0,127 0,70 1033 9,448

AG15 4,090 0,208 0,55 1032 9,733

AG16 4,310 0,208 0,35 1033 9,887

Йогурт 4,315 0,01 1,01 1035 11,094

Обсуждение

© Е. В. Никитина - канд. биол. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, н.с. НОЦ фармацевтики КФУ, ev-nikitina@inbox.ru; А. И. Вафина - аспирантка каф. ТММП КНИТУ.

© E. V. Nikitina - PhD, associate Professor of Dep. Technology of food production KNITU, REC Pharmaceuticals KFU, ev-nikitina@inbox.ru, A. I. Vafina - graduate student of Dep. Technology of meat and milk production KNRTU.