Использование микрофлоры кефирных грибков в составе закваски для кисломолочных продуктов

Важную роль в формировании качества кисломолочных продуктов играет закваска. Заквасочная микрофлора, определяющая первичную микрофлору кисломолочных продуктов, преобразует компоненты молока в соединения, обуславливающие органолептические свойства кисломолочных продуктов (вкус и запах, консистенцию), их питательные и биологические свойства, создает неблагоприятные условия для развития технически вредных, а также опасных для здоровья человека условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, определяет интенсивность технологического процесса [1,2].

При этом закваска является одним из факторов разнообразия ассортимента кисломолочных продуктов. Путем определенного сочетания различных микроорганизмов в составе закваски можно получать продукты с различными вкусовыми и ароматическими достоинствами.

Вызывает интерес использование в составе закваски для жидких кисломолочных продуктов и напитков микрофлоры кефирных грибков, естественной, сложной по микробиологическому составу симбиотической закваски, содержащей наряду с молочнокислыми микроорганизмами (лактококками, лактобациллами, лейконосто-ками) и уксуснокислыми бактериями, дрожжи, являющиеся возбудителями спиртового брожения. В продуктах с использованием микрофлоры кефирных грибков накапливаются разнообразные продукты гомоферментативного и гетерофермен-тативного молочнокислого и спиртового брожения (этиловый спирт, углекислота, диацетил, летучие жирные кислоты и другие соединения), участвующие в формирование органолептических показателей продуктов [3,4].

Известны функциональные свойства кефирных грибков. Микрофлора кефирных грибков продуцирует микробные полисахариды, способствующие укреплению иммунной системы, усилению адгезии полезных микроорганизмов в кишечнике и ферментативной деятельности желудочно-кишечного тракта, повышению физиологической активности организма человека [1,3,4]. При этом экзополисахариды, проявляя свойства естественных стабилизаторов структуры, обуславливают эластичность консистенции, предупреждают синерезис и оказывают положительное влияние на консистенцию продукта.

Высокий биотехнологический потенциал микрофлоры кефирных грибков обуславливает возможность её использования в составе поликомпонентых заквасок и микробных консорциумов для получения кисломолочных продуктов и напитков функционального назначения. Совместное применение микрофлоры кефирных грибков с представителями пробиотической микрофлоры (бифидобактериями, пропионовокислыми микроорганизмами, лактобациллами и другими) позволяет не только расширить ассортимент кисломолочных продуктов, но и усилить их функциональные свойства [4,5,6].

Многокомпонентность микробного симбиоза обуславливает трудности получения стабильного состава кефирной закваски. На свойства кефирной закваски (количественное содержание и соотношение между различными микроорганизмами) в значительной степени влияют такие факторы, как температурный режим сквашивания, начальное соотношение между грибками и молоком, регулярность перемешивания в процессе приготовления закваски и отделения излишков грибков от закваски и др. [1,7].

В связи с этим целью исследований являлось изучение влияния условий ферментации на микробиологический состав кефирной закваски, применяемой для производства кисломолочных продуктов.

Объектами исследований служили: кефирные грибки, грибковая закваска, производственная кефирная закваска. В работе использовали общепринятые методы физико-химических и микробиологических исследований: отбор проб и подготовка их к анализу – по ГОСТ 26809 и ГОСТ 32901; определение температуры - по ГОСТ 3622; определение содержания молочнокислых микроорганизмов– по ГОСТ 10444.11; определение количества дрожжей – по ГОСТ 10444.12; определение содержания уксуснокислых микроорганизмов – по ТУ9229-369-00419785.

Одним из важных факторов, определяющих активность развития микрофлоры кефирных грибков и микробиологический состав кефирной закваски, является температура ферментации. Исследовано влияние температуры в интервале (1823) °С при культивировании кефирных грибков в пастеризованном обезжиренном молоке на содержание основных представителей их микрофлоры при соотношении грибков с молоком, равном 1:30. Выбрано рекомендуемое соотношение между грибками и молоком для приготовления грибковой закваски.

Как видно из представленных данных (рисунок 1), температура культивирования кефирных грибков оказывает различное влияние на изменение содержания жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий, дрожжей и уксуснокислых бактерий. Это обусловлено их различной скоростью развития в молоке, что будет определять активность протекания молочнокислого и спиртового брожения при производстве продуктов. Результаты опытов показали, что с увеличением температуры культивирования содержание жизнеспособных клеток лактококков, являющихся основной микрофлорой, обеспечивающей активное кислотообразование в процессе сквашивания, сначала повышается, достигая максимума при значениях температуры в интервале (21-23) °С, а затем уменьшается.

Установлено, что в исследуемом диапазоне температуры культивирования с её увеличением содержание уксуснокислых бактерий, оказывающих влияние на вязкость кислотного сгустка, возрастает, а дрожжей, сбраживающих лактозу, уменьшается. Наибольший выход уксуснокислых бактерий отмечается при температуре 23 °С, дрожжей – при температуре 18 °С.

Получены уравнения регрессии, характеризующие изменение жизнеспособных клеток основных представителей заквасочной микрофлоры в зависимости от температуры ферментации:

• У ₁= - 0,2544х² +10,849х-110,45 (R² = 0,8659);

• У ₂= 3е - 17х^12,892 (R² = 0,9834);

• У ₃= 913100 е^-0,567х (R² = 0,8374);

где х - температура культивирования, °С; у1- содержание молочнокислых бактерий, КОЕ/см3; у2- содержание уксуснокислых бактерий, КОЕ/см3; у3- содержание дрожжей, КОЕ/см3.

Достаточно высокие значения коэффициентов детерминации (R2) подтверждают достоверность полученных математических моделей.

Изучено влияние изменения соотношения между грибками и молоком при их культивировании в обезжиренном молоке при температуре 20 °С (рисунок 2) на изменение жизнеспособных клеток лактококков, дрожжей и уксуснокислых бактерий. Установлено, что изменение соотношения между грибками и молоком оказывает существенное влияние на активность развития молочнокислых бактерий, дрожжей и уксуснокислых бактерий, что согласуется с литературными данными [1,4]. Выявлено, что с увеличением доли молока в изучаемом диапазоне соотношений содержание молочнокислых бактерий уменьшается в 1000 и более раз.

С увеличением доли молока в соотношении между грибками и молоком содержание уксуснокислых бактерий возрастает, достигая максимума при соотношении между грибками и молоком, равном 1:30-1:35, а затем при дальнейшем повышении доли молока резко уменьшается. Выявлено, что повышение доли молока в соотношении между грибками и молоком оказывает положительное влияние на активность развития дрожжей, содержание которых повышается. Наиболее высокое количественное содержание дрожжей отмечается при соотношениях между грибками и молоком, равных 1:35-1:50.

Уравнения регрессии, достоверно отражающие зависимости количества жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий, дрожжей и уксуснокислых бактерий в зависимости от соотношения между грибками и молоком, имеют следующий вид:

у4 = 19679е-0,927х (R2 = 0,9323);

у5 = - 6,414х3 +83,403 х2-246,43х+208,76 (R2 = 0,7119);

у6 = 74,094 ln(х)-3,8936 (R2 = 0,9138);

где х - соотношение между грибками и молоком; у4- содержание молочнокислых бактерий, КОЕ/см3; у5 - содержание уксуснокислых бактерий, КОЕ/см3; у6 - содержание дрожжей, КОЕ/см3.

Таким образом, установлены особенности развития основных представителей микрофлоры кефирных грибков в обезжиренном молоке в зависимости от условий их культивирования. Получены уравнения регрессии, позволяющие прогнозировать содержание жизнеспособных клеток основных представителей микрофлоры кефирных грибков в зависимости от температуры культивирования и соотношения между грибками и молоком. Результаты выполненных исследований подтвердили, что, изменяя условия ферментации, можно регулировать активность развития микрофлоры кефирных грибков в процессе сквашивания и состав грибковой закваски, а также органолептические и микробиологические показатели кисломолочных продуктов, производимых с её использованием.

Рисунок 1. Влияние температуры культивирования на содержание микроорганизмов кефирной закваски

в

Рисунок 2. Влияние соотношения между грибками и молоком на содержание микроорганизмов кефирной закваски