Микробиологические аспекты исследования творога, выработанного с использованием ультрафильтрации при производстве и хранении

Важным аспектом при производстве молочных продуктов является разработка современных ресурсосберегающих методов получения молочных продуктов, обеспечивающих их высокую пищевую ценность. В мире наблюдается тенденция к расширению ассортимента молочных продуктов с пониженным содержанием жира, а также обогащенных белками, растительными жирами, плодовоягодными и овощными наполнителями, витаминами. Согласно современным представлениям о питании наиболее важной составной частью молока является белок. Этим объясня- ется мировая тенденция к снижению содержания в молочных продуктах жира и повышению содержания белка [1–4].

Творог – один из наиболее богатых источников полноценного белка, который хорошо усваивается организмом человека. Традиционная технология производства творога позволяет использовать только 75–80 % белков, содержащихся в молоке. Оставшаяся при производстве творога сыворотка содержит до 50 % сухих веществ, имеющихся в молоке, в том числе легкоусвояемые растворимые белки, лактозу, витамины, ферменты, органические кислоты, макро- и микроэлементы [5, 6].

Мембранная технология на основе использования современных методов фильтрации позволяет разрабатывать молочные продукты с корректированным лечебно-диетическим составом. К мембранным методам обработки молока относят ультрафильтрацию, обратный осмос и электродиализ. Сущность всех мембранных методов – это разделение и концентрирование молочного сырья в процессе фильтрации через специальные мембраны под действием давления (ультрафильтрация и обратный осмос) или электрического поля (электродиализ). Ультрафильтрацию используют для выделения белков из молока и молочной сыворотки. При обратном осмосе происходит концентрирование молочного сырья, так как через мембраны проходит только вода. Электродиализу подвергают молочную сыворотку с целью ее деминерализации [7–10].

Движущей силой мембранных процессов является давление, приложенное к поверхности обрабатываемой жидкости. Процесс ультрафильтрации проводят под давлением 0,2–0,8 МПа. Для обратного осмоса используют полупроницаемые мембраны с размерами пор менее 50 мкм, процесс ведут при давлении 2–10 МПа [11–17].

Творог можно отнести к продуктам повседневного употребления для большинства населения России. Следовательно, при его производстве и хранении необходимо проводить комплексные исследования по оценке качества: исследование химического состава, органолептических и микробиологических показателей, показателей безопасности и установление условий и гарантированных сроков хранения. Среди всех отраслей пищевой промышленности молочная занимает одно из первых мест по количеству функциональных продуктов. Особое внимание уделяется продуктам, обогащенным пробиотическими культурами, в том числе и L. acidophilus [18–21].

В связи с этим была определена цель исследований: оценить микробиологические показатели творога, обогащенного ультрафильтрационным концентратом сывороточных белков (КСБ-УФ) и L. acidophilus и установить его сроки годности.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования служили образцы творога с КСБ-УФ, полученного с использованием мембранных методов обработки сыворотки. Существенное отличие этого спосо- ба состоит в том, что термокоагуляцию белков молока осуществляли введением КСБ-УФ, полученного из сыворотки от предыдущей партии творога. Производство осуществляется следующим образом:

• 1.    Сыворотку от предыдущей партии сепарировали и подвергали ультрафильтрации для получения КСБ-УФ с содержанием сухих веществ 18–20 % и кислотностью 225 °Т.

• 2.    КСБ-УФ пастеризовали при температуре 72–74 °С с выдержкой 20 с и вносили для подсквашивания L. acidophilus до достижения кислотности 270 °Т.

• 3.    КСБ-УФ в количестве 10 % вносили в нормализованное и пастеризованное молоко, нагретое до температуры 90–95 °С (с выдержкой при этой температуре 1 мин).

• 4.    Смесь выдерживали 45 минут при температуре коагуляции для более полной коагуляции и уплотнения сгустка.

• 5.    Смесь сливали в ванну для самопрессо-вания в течение 35–40 минут.

• 6.    Образовавшийся сгусток охлаждали до 40 °С и отпрессовывали до содержания влаги 68 %.

• 7.    Полученный творог фасовали по 250 г в пергамент (образцы № 1 и № 2) и полистироловые стаканчики с прокладкой из фольги (образцы № 3 и № 4). Хранение образцов № 1 и № 3 проводили при режиме I (6–8 °С), а образцов № 2 и № 4 при режиме II (0–1 °С).

Определение микробиологических показателей проводили по ГОСТ Р 53430-2009 «Молоко и продукты переработки молока. Методы микробиологического анализа» и ГОСТ 10444.11-89 «Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов».

Определение содержания углеводов проводили в соответствии с рекомендациями «Инструкции по технохимическому контролю для предприятий, вырабатывающих молочные продукты для детей различных возрастных групп». Метод основан на взаимодействии редуцирующих сахаров со щелочным раствором железосинеродистого калия. Количество редуцирующих сахаров определяют по количеству фильтрата продукта, пошедшего на титрование определенного количества железосинеродистого калия.

Результаты и их обсуждение

При производстве и хранении творога количество и развитие микроорганизмов зависит от многих факторов: от качества сырья, температуры пастеризации молока, внесения закваски, температуры сквашивания, созревания, охлаждения.

Особенностями процесса производства творога КСБ-УФ являются высокотемпературная обработка молока и то, что при выработке творога закваска не применялась, а подсквашивание КСБ-УФ производилось L. acidophilus в количестве 5,0 %. В 15 партиях творога были проведены исследования по определению качественного и количественного состава микрофлоры. Во всех партиях творога общая бактериальная обcемененность (КМА-ФАнМ) невелика и составляла 1,8∙104 КOЕ/г. В соответствии с ТР ТС «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) для творога, выработанного с использованием ультрафильтрации количество КМАФАнМ не нормируется и оно должно быть представлено только микрофлорой, характерной для творожной закваски. Так как в процессе хранения не были выявлены патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, то, следовательно, они не оказывали влияния на общее содержание КМАФАнМ. Идентификацию микроорганизмов до вида осуществляли с помощью микроскопирования, описания морфологических и культуральных признаков и проведения общепринятых биохимических тестов [22].

Было установлено, что в твороге КСБ-УФ преобладали молочнокислые стрептококки: Str. lactis, Str. cremoris, Str. thermophilus, Str. citrovorus, которые составляли 54–60 % от общего количества молочнокислых микроорганизмов. Известно, что культуры молочнокислых стрептококков сообщают продукту чистый кисломолочный вкус и аромат. Предельная кислотность, образуемая в молоке Str. lactis, колеблется в пределах 110–120 °Т, a Str. cremoris – 110–115 °Т. По своим биохимическим свойствам они близки и отличаются один от другого способностью сбраживать мальтозу и декстрин. Оба эти вида молочнокислых бактерий в качестве основного продукта брожения образуют молочную кислоту из лактозы (гомоферментативное брожение).

Ароматообразующие бактерии представлены в твороге КСБ-УФ Str. citrovorus, которые весьма слабо развиваются в молоке и не вызывают его свертывания, однако они образуют в молоке летучие кислоты и ароматическое соединение диацетил, которое сообщает продукту приятный кисломолочный аромат

(гетероферментативное брожение). Кроме того, в твороге были обнаружены в следовых количествах Str. diacetilactis – это наиболее энергичный кислотообразователь из ароматообразующих бактерий, которые применяют в заквасках для кисломолочных продуктов. Str. thermophilus (термофильный стрептококк) также образует диацетил и является очень ценным микроорганизмом, так как в значительной степени улучшает качество продукта. При сквашивании молока термофильным стрептококком конечный продукт отличается мягкостью вкуса и приятным ароматом. Предельная кислотность продукта с ним составляет 110–120 °Т.

Из молочнокислых палочек в твороге КСБ-УФ были обнаружены L.acidophilus и L. thermophiIus. Ацидофильная палочка создает кислотность 200–270 °Т, а термофильные молочнокислые палочки выдерживают кратковременное нагревание молока до 85–95 °С (оптимальная температура развития 30– 36 °С). Молочнокислые палочки обладают протеолитической способностью, которая проявляется при нейтральной реакции среды. Способность к разложению жира незначительна или полностью отсутствует. В твороге КСБ-УФ они содержались в незначительном количестве. Анализируя состав молочнокислой микрофлоры, можно сделать предположение, что кислотность творога КСБ-УФ даже при длительном хранении не превысит 110–120 °Т.

Наличие вегетативных клеток дрожжей и плесневых грибов, патогенной и уcловно-патогенной микрофлоры в свежевыработанном твороге КСБ-УФ не было выявлено, что также имеет большое значение для обеспечения стойкости продукта при хранении (табл. 1).

Хотя с микробиологической точки зрения длительное хранение творога нежелательно, однако оно необходимо для бесперебойного снабжения населения этим продуктом в межсезонный период. Величина общей микробной обсемененности скоропортящихся молочнокислых продуктов, в частности творога, является необходимым показателем, определяющим их безопасность для потребителя.

Снижение качества творога может происходить за счет роста плесневых грибов и дрожжей. В связи с этим были проведены исследования по изучению их содержания в продукте. Согласно требованиям ТР ТС 033/2013 содержание дрожжей и плесневых грибов для творога, выработанного с использованием ультрафильтрации со сроком годности более 72 часа, не должно превышать для каждого 50 КОЕ/ г. Экспериментальные данные изменения содержания плесневых грибов и дрожжей в твороге КСБ-УФ приведены в табл. 2.

Следует отметить, что в свежевыработан-ном твороге КСБ-УФ данная группа микроорганизмов не была выявлена. Установлено наличие дрожжей и плесневых грибов при хранении при режиме I на 3-и сутки в упаковке «пергамент» и на 5-е – в упаковке «полистироловые стаканчики» и они были сняты с хранения. Таким образом, использование полистироловых стаканчиков замедляло рост этих микроорганизмов. Для творога, хранившегося во II режиме плесневые грибы и дрожжи не обнаруживались до 5-х суток в пергаменте и до 7-х – в полиcтироловых стаканчиках. C этого момента происходило снижение органолептических показателей вкуса и запаха, консистенции и творог был снят с хранения. Патогенной и условно-патогенной микрофлоры в образцах перед снятием с хранения выявлено не было.

Проведенные микробиологические исследования творога КСБ-УФ при хранении согласуются с результатами изменения содержания лактозы и кислотности при хранении. Из данных табл. 3 видно, что углеводы в твороге КСБ-УФ представлены моносахарами (глюкозой и галактозой) и диcахаридами (то есть собственно лактозой). Моносахара содержатся в продукте в количестве 15,8 мг/г, что составляет 31,8 % от общего количества углеводов. В дальнейшем, в течение трех суток хранения в режиме I и 9-ти суток хранения в режиме II, происходило увеличение содержания моносахаров за счет расщепления лактозы, по-видимому, в связи с активностью лактазы – фермента молочнокислой микрофлоры творога. При последующем хранении идет уменьшение содержания моно- и дисахаридов, причем в режиме I (6-8 ° С) этот процесс протекает более интенсивно. Так, в течение 3-х суток содержание углеводов оставалось практически на одном уровне и составляло 49,7 мг/г, а начиная с 3-х суток хранения происходило снижение их содержания и к 7-м суткам хранения снизилось на 36,4 % и составило 31,6 мг/г, а к

Таблица 1

Состав микрофлоры свежевыработанного творога КСБ-УФ

Название микроорганизмы	Количество микроорганизмов КОЕ/г продукта
Бактерии группы кишечной палочки, БГКП (коли-формы)	Не обнаружены в 0,01 г
Патогенные, в том числе сальмонеллы	Не обнаружены в 25 г
Стафилококки, S. aureus	Не обнаружены в 0,1 г
Дрожжи и плесени, КОЕ в г продукта	Не обнаружены

Таблица 2

Изменение содержания дрожжей (Д) и плесневых грибов (П) в твороге КСБ-УФ при хранении

Срок хранения, сутки	Образец № 1		Образец № 2		Образец № 3		Образец № 4
Исходный	Д	П	Д	П	Д	П	Д	П
3	12	9	0	0	0	0	0	0
4	44	28	0	0	0	0	0	0
5	74	51	14	0	0	0	0	0
6	Образец снят с хранения		36	6	8	0	0	0
7			91	11	18	5	15	1
8			Образец снят с хранения		37	7	27	5
9					68	34	35	10
10					Образец снят с хранения		46	34

8-м снизилось на 43,7 % и составило 28,0 мг/г.

Таким образом, установлено уменьшение содержания углеводов к 7-м суткам хранения на 36,4 % по сравнению со cвежевырабо-танным творогом. Кислотность творога к этому моменту повышалась на 18–20 °Т, что указывает на образование молочной кислоты в процессе сбраживания лактозы молочнокислыми бактериями. На 8-е сутки происходило снижение кислотности, видимо, за счет развития дрожжей и плесневых грибов, которые расщепляют углеводы с образованием СО 2 и Н 2 О и, таким образом, происходит подщелачивание среды. В режиме II (0–1 °С) содержание углеводов оставалось практически на исходном уровне в течение 9-и суток. А затем, на 12-е сутки снизилось на 29,4 % и составило 35,1 мг/г, к 15-м суткам снизилось на 39,6 % и составило 30,0 мг/г, к 27-м на 50,2 %, и составило 24,4 мг/г.

Таким образом, в режиме II сбраживание углеводов молочнокислыми бактериями происходило более медленно. Кислотность к 9-м суткам повышалась на 10–12 °Т и составляла 75–80 °Т, к 12-м повышалась на 18–20 °Т и составляла 83–88 °Т, и только на 15-е сутки происходило снижение кислотности также, видимо, за счет развития дрожжей и плесневых грибов.

Вероятно такой характер изменения, происходящий при хранении творога, можно объяснить рядом факторов.

• 1.    Условия хранения, особенно режим II, неблагоприятны для большинства молочнокислых микроорганизмов, нижний температурный предел их развития составляет около 10 °С. При таких условиях молочнокислые палочки имеют тенденцию к отмиранию. В

связи с тем, что кислотность творога невысокая, создаются благоприятные условия для развития споровых непатогенных палочек. Как известно, споровые палочки выдерживают высокотемпературную обработку и практически всегда составляют остаточную микрофлору молока после пастеризации. При 6– 8 °C (режим I) происходит развитие этих микроорганизмов – лаг-фаза составляет 3 суток, затем происходит активное размножение этих микроорганизмов. С понижением температуры 0–1 °C (режим II) активность бактерий снижается – продолжительность лаг-фазы составляет 7 суток.

Отсутствие плесневых грибов и дрожжей в свежевыработанном продукте можно объяснить особенностями технологического процесса и, в связи с этим, либо отсутствием вегетативных клеток, либо их незначительным количеством, которое не поддается определению. Затем происходит прорастание спор плесневых грибов, а при дальнейшем хранении слабокислая среда, температура и аэрация оказывают влияние на рост и развитие плесневых грибов и дрожжей. В процессе хранения не были выявлены патогенные и условнопатогенные микроорганизмы.

В результате исследований было установлено, что:

• 1.    В свежевыработанном твороге КСБ-УФ преобладали молочнокислые бактерии, а именно штаммы стрептококков (Str. 1actis, S. cremoris, Str. thermophilus, Str. diacetilactis) – нормальной микрофлоры заквасок кисломолочных продуктов.

• 2.    Порчу продукта при хранении вызывало увеличение количества клеток дрожжей и плесневых грибов. Температура хранения яв-

  Таблица 3

  Изменение содержания углеводов в твороге КСБ-УФ при хранении

  Сутки	Режим I (6–8 °С)			Режим II (0–1 °С)
  	моносахара, мг/г	лактоза, мг/г	кислотность, °Т	моносахара, мг/г	лактоза, мг/г	кислотность, °Т
  Исх.	15,8 ± 0,5	33,9+ 1,7	63–68	15,8 ± 0,5	33,9+ 1,7	63–68
  3	21,0 ± 0,6	27,6 ± 0,8	66–68	20,0 ± 0,4	29,7 ± 0,9	65–68
  5	12,8 ± 0,4	25,8 ± 1,0	84–86	20,0 ± 0,4	29,7 ± 0,9	65–68
  7	10,5 ± 0,3	21,1 ± 0,7	88–90	21,0 ± 0,5	28,7 ± 0,7	71–75
  8	9,00 ± 0,1	19,0 ± 0,3	95–110	23,0 ± 0,6	25,7 ± 0,8	74–80
  9	Не определяли			11,5 ± 0,3	23,6 ± 0,5	83–85
  15				10,0 ± 0,1	20,0 ± 0,4	86–88

  
  

• 3.    Были установлены гарантийные сроки хранения творога: в режиме I (6-8 ° C) - в упаковке «пергамент» – 3 суток; в упаковке «полистироловые стаканчики» – 5 суток; в режиме II (0-1 ° C) - в упаковке «пергамент» -7 суток; в упаковке «полистироловые стаканчики» – 9 суток.

лялась одним из важных факторов, влияющих на накопление количества этих микроорганизмов.

Таким образом, использование упаковки «полистироловые стаканчики» позволяет значительно увеличить продолжительность хранения по сравнению с упаковкой «пергамент».