СУХОЙ ПРОБИОТИЧЕСКИ АКТИВНЫЙ БИОПРЕПАРАТ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОМОЛОЧНОГО НАПИТКА НА ЕГО ОСНОВЕ
DRY PROBIOTICALLY ACTIVE BIOPREPARATION AND METHOD FOR PRODUCTION OF FERMENTED MILK DRINK BASED ON IT

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к сухим микробиологическим препаратам и технологии получения кисломолочного продукта, обладающего высоким пробиотическим потенциалом в экстремальных условиях, в частности на борту космического корабля, в условиях длительного подводного плавания и т.д. Изобретение также может быть использовано в пищевой промышленности, медицине, ветеринарии и смежных отраслях.
Известны сухие биопрепараты на основе молочнокислых микроорганизмов (EP 0097484, 1984, кл. A23C 1/05; EP 0043962, 1980, кл. A23C 19/086; US 4289888, 1979, кл. A23C 9/123). Такие препараты содержит клетки бактерий, остатки культуральной жидкости (КЖ), жиры, белки, лактозу, камедь и другие добавки. Технология их получения включает в себя, как правило, подготовку раствора или взвеси биомассы микроорганизмов, введение в нее специальных добавок, сублимационное высушивание и получение готового сухого продукта (закваски), используемого в дальнейшем в качестве посевного материала при получении кисломолочного продукта.
Известны способы получения сухих препаратов на основе ацидофильных микроорганизмов (RU 2064269, 1994, кл. A23C 9/12; SU 1227145, 1983, кл. A23C 9/123), включающие в себя выращивание микроорганизмов на питательной среде, введение в культуральную жидкость (КЖ) или ее концентрат защитной среды и сушку. Препарат, как правило, содержит клетки бактерий и остатки КЖ с некоторыми добавками, улучшающими его эксплуатационные характеристики.
Недостатком вышеуказанных способов является необходимость дополнительного приготовления специальной питательной среды для получения конечного кисломолочного продукта, содержащего в своем составе вышеуказанные клетки микроорганизмов, а также относительно невысокая биологическая активность посевного материала.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой группе изобретения является препарат «ВИТАФЛОР» и технология его получения, описанный в патенте RU 2160992, 2000. Лиофилизированная сухая закваска данного препарата содержит 2-100 млрд жизнеспособных клеток 2-х штаммов Lactobacillus acidophilus Н-1 и Н-2 (при депонировании штаммы А-91 и Н-91 или DN 75 и DN 76 соответственно, см. справки о депонировании), 0.5-2.5 мас.% желатина, 5-20 мас.% сахарозы, 3-5 мас.% обезжиренного молока, 2-8 мас.% воды и остатки культуральной жидкости. Для получения конечного кисломолочного продукта закваску помещают в молоко или молочную смесь и выдерживают при повышенной температуре в течение 16-18 ч. Полученный препарат зарекомендовал себя как эффективное антибактериальное средство для профилактики и лечения кишечных инфекций, а также как перспективный иммуностимулятор и адаптоген (RU2371190, 2009; RU 342174, 2008; RU 2339389, 2008; RU 2278682, 2006), что наряду с полной безопасностью - препарат разрешен для кормления детей старше 3 месяцев - делает его перспективным для использования в экстремальных условиях, когда человек лишен возможности пользоваться стационарным лечением (условия космического полета или пребывание в длительном плавании). Способ его получения предусматривает получение закваски культивированием бактерий Lactobacillus acidophilus в гидролизатно-молочной питательной среде, содержащей 0.3-0.5 мас.% карбоната кальция, введение защитной среды, содержащей желатин, сахарозу, обезжиренное молоко, замораживание при температуре -25-30°С, сублимационную сушку при температуре не выше минус 30°С и давлении 13-15 Па в течение 45-48 часов. Для получения кисломолочного напитка закваску растворяют в воде, вливают молоко при температуре 35-45°С и выдерживают 12-18 часов.
К недостаткам данного препарата и технологии его получения можно отнести то, что для получения конечного кисломолочного продукта, обладающего требуемыми пробиотическими свойствами, необходимо наличие значительных количеств свежего молока, что трудно выполнимо в условиях длительного отрыва от источников снабжения. Вместе с тем использование стандартного сухого молока, полученного методом распылительного высушивания, не позволяет получить качественный препарат с высоким титром живых микроорганизмов.
Задачей, решаемой авторами, являлось создание технологии получения сухого препарата на основе закваски «Витафлор», позволяющей после длительного хранения получать высококачественный кисломолочный напиток, обладающий адаптогенным и иммуномодулирующим действием в условиях дефицита или отсутствия ингредиентов, в частности молока.
Технический результат был достигнут созданием средства «Витафлор-К», которое наряду с закваской «Витафлор» содержало порошок лиофилизированного молока (ЛМП) с добавлением в него поверхностно-активного вещества (ПАВ) Твин-80 при следующем соотношении ингредиентов (мас.%):
порошок лиофилизированного молока 98-99.5;
Твин-80 - 1.0-0.1;
закваска «Витафлор» - остальное.
Наряду с Твин 80 могут использоваться и другие неионогенные ПАВ, разрешенные для использования в фармацевтике.
Способ получения сухого посевного материала (закваски) и кисломолочного продукта на его основе заключается в том, что в свежее молоко вносят Твин-80 в соотношении 1.0 г /л и подвергают замораживанию на полке сублимационной установки при температуре минус 25-30°С в течение 1,5-2,0 часов, а затем сублимационной сушке при температуре не выше минус 20°С и давлении 13-15 Па в течение, по крайней мере, 48 часов. Термограмма высушивания представлена на чертеже. Затем высушенное молоко подвергают измельчению до получения полидисперсного порошка с величиной частиц от 20 до 150 мкм, смешивают с сублимационно высушенной и измельченной в аналогичных условиях закваской «Витафлор» и при необходимости расфасовывают по герметично закупоренным емкостям. Для получения конечного кисломолочного продукта препарат разводят водой в заданной концентрации (как правило, в соотношении примерно 1:10) и помещают на 18-20 часов в термостат при 37±2°С.
Особенностью полученного кисломолочного продукта является повышенная стабильность его при последующем хранении. Это является следствием того, что клетки микроорганизмов в данном случае «упакованы в капсулы» из молочного казеина, которые при растворении в воде обеспечивают бактериям оптимальную доступную среду для дальнейшего развития. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Получение закваски. В ампулы с лиофилизованными эталонами производственных штаммов Lactobacillus acidophilus A-91 и Н-91 вносили по 1 мл дистиллированной воды, после чего тщательно перемешивали, вносили раздельно в пробирки с обезжиренным молоком и выдерживали при 37°С в течение 16-20 часов. Посевной материал вводили в колбы, содержащие по 100 мл гидролизатно-молочной среды, содержащей в панкреатическом гидролизате молока 0.2 г пептона, 0.06 г хлористого натрия, 0.002 г цистеина и 0.1 г лактозы, и выдерживали при 37°С в течение 16-20 часов. Готовый посевной материал получали смешением отдельно выращенных культур таким образом, чтобы соотношение клеток отдельных штаммов было близко к 1:1 по данным оптической плотности при длине волны 600 нм.
Выращивание нативной культуры производили на среде, содержащей в 1 л панкреатического гидролизата молока 2 г пептона, 0.6 г хлористого натрия, 0.02 г цистеина, 4 г углекислого кальция и 1 г лактозы при 37°С, в течение 16-20 часов. К культуральной жидкости добавляли 3-компонентную среду, состоящую из сахарозы, желатина и обезжиренного сухого молока в соотношении 10%:2%:4% в расчете на сухое вещество конечного продукта. Полученный продукт разливали по алюминиевым поддонам по 250 мл в каждый, что составляет толщину высушиваемого слоя в 3-4 мм, и замораживали в камере сублимационной установки ТГ-5 (Германия) при минус 25-30°C, после чего подвергали сублимационному высушиванию при температуре конденсатора-вымораживателя не выше минус 50°C и давлении в сублимационной камере 13-15 Па. Время достижения рабочего вакуума составляло 25 мин, суммарная длительность процесса высушивания - 48 часов.
9
Полученный после высушивания препарат имел вид однородной по цвету и высоте массы. После высушивания препарат подвергался измельчению на шнековом измельчителе марки КЭМ-36 производства фирмы «Белвар». Полученный полидисперсный порошок состоял из частиц размером от 20 до 150 мкм. Цвет порошка от светло- до темно-бежевого, влажность, как правило, около 4% (допускается влажность до 7%). Биологическая активность порошка составляла 2×10 КОЕ/г продукта.
Полученный порошок может храниться в герметично закрытой таре при температуре 5-6°С, гарантийный срок хранения порошка - 2 года.
Пример 2. Получение средства «Витафлор-К». В питьевое молоко добавляли Твин-80 (0,5 г/л), разливали в алюминиевые поддоны по 300 мл в каждый и подвергали замораживанию на полке сублимационной установки при температуре минус 25-30°C в течение 1,5-2,0 часов, а затем сублимационной сушке при температуре не выше минус 20°C и давлении 13-15 Па в течение, по крайней мере, 48 часов. Термограмма высушивания также приведена на чертеже.
При приготовлении средства «Витафлор-К» использовалось следующее соотношение компонентов: сублимационно высушенное с Твин-80 измельченное молоко - 50 г; сублимационно высушенная измельченная закваска, содержащая 2 штамма лактобацилл, полученная в условиях примера 1, - 0,260 г. Полученные навески перемешивались и фасовались по герметичным емкостям.
8
Для получения кисломолочного продукта 50 г средства «Витафлор-К» помещали в стерильную емкость, в которую добавляли 500 мл дистиллированной воды. Емкость с регидратированным материалом закрывали и помещали в термостат, нагретый до 37±2°C на 18 ч. По достижении вышеуказанной экспозиции полученный кисломолочный продукт извлекали из термостата и проверяли на наличие пробиотических свойств: биологическую активность, антибиотикоустойчивость, антагонизм по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам и кислотообразование. Биологическая активность полученного кисломолочного продукта составила 2×10 КОЕ/мл, pH полученного продукта равнялась 3,6. Антибиотикоустойчивость и антагонизм соответствовали норме, заявленной для пробиотика «Витафлор».
Пример 3. Влияние состава препарата на его свойства после регидратации. В условиях примера 2 получали средство «Витафлор-К» при различном соотношении ингредиентов. По аналогичной технологии готовилась смесь, в которой для сравнения в составе препарата ЛМП был заменен на сухое молоко, наработанное промышленным способом посредством распылительного высушивания в потоке горячего воздуха. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние состава композиции на биологическую активность препарата «Витафлор-К»
Состав композиции, мас.%
Биологическая активность, КОЕ/мл
Закваска «Витафлор»
Молочный продукт (МК)
Концентрация МК
Твин 80
0.5
ЛМП
99.0
0.5
2×10<sup>8</sup>
0.5
Сухое молоко
99.0
0.5
1×10<sup>5</sup>
1.0
ЛМП
98.0
1.0
6×10<sup>7</sup>
0.5
ЛМП
99.0
0.5
2.5×10<sup>8</sup>
0.4
ЛМП
99.5
0.1
2×10<sup>8</sup>
Пример 4. Композиции «Витафлор-К», полученные в условиях примера 3, подвергали хранению при комнатной температуре в течение 1 месяца, после чего их регидратировали, культивировали в термостате при 37°С и определяли активность полученного кисломолочного продукта. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние состава композиции на свойства регидратированного кисломолочного продукта.
Состав композиции, мас.%
Биологическая активность, КОЕ/мл,
Закваска «Витафлор»
Молочный продукт (МК)
Концентрация МК
Твин 80
0.5
ЛМП
99.0
0.5
2×10<sup>8</sup>
0.5
Сухое молоко
99.0
0.5
1×10<sup>4</sup>
1.0
ЛМП
98.0
1.0
6×10<sup>7</sup>
0.5
ЛМП
99.0
0.5
2.5×10<sup>8</sup>
0.4
ЛМП
99.5
0.1
2×10<sup>8</sup>
Полученные результаты показали, что заявляемая технология позволяет получить качественный кисломолочный продукт с заданными свойствами по более простой технологии получения, пригодной для использования в условиях космического полета и длительного плавания.