Микробиология молочных изделий

Содержание:

1. Введение.
2. Классификация микроорганизмов используемых в молочной промышленности.
3. Выделение чистых культур молочнокислых бактерий.
4. Продукты кисломолочной промышленности.

• кефир
• сметана
• ряженка
• йогурт
• ацидофилин (ацидофильное молоко)
• творог
• простокваша
• сырная продукция

5. Заключение.

6. Список используемой литературы.

1. Введение

 Каким образом из обычного молока получается кислое, мир узнал сравнительно недавно. В конце XIX века французский ученый Луи Пастер обнаружил, что брожение — дело «рук» бесчисленной армии микроорганизмов: бактерий, грибков, палочек. Поедая молочный сахар (лактозу), молочно-кислые бактерии производят молочную кислоту, а дрожжи выделяют спирт и углекислый газ. 

Открытие  Пастера позволило объяснить  благотворное воздействие кисло-молочных продуктов на организм. Молочная кислота  стимулирует секрецию желудочного  сока, усиливает перистальтику кишечника, улучшает обмен веществ и, в отличие  от лактозы, переносится абсолютно  всеми. А молочный белок в процессе сквашивания молока распадается  на более простые соединения —  аминокислоты, которые усваиваются  гораздо лучше и втрое быстрее. Например, простокваша, ряженка, йогурт перевариваются всего за час. Кроме  того, многие молочнокислые бактерии вырабатывают витамины С, В-,, В2, а также  антибиотики, которые подавляют  развитие болезнетворных микробов (в  том числе возбудителей желудочно-кишечных заболеваний и туберкулеза) и  убивают их. 

Но пожалуй, главной заслугой кисло-молочных продуктов  является их способность улучшать микрофлору кишечника. Известно, что в организме  человека обитает более 100 триллионов бактерий. Одни из них полезные: они  помогают переваривать пищу, синтезируют  необходимые витамины, уничтожают токсины  и болезнетворные микробы. Другие —  вредные, гнилостные — разлагают  непереваренные остатки еды и  выделяют токсины. Количество микроорганизмов  в кишечнике постоянно, а вот  соотношение «врагов» и «союзников»  может меняться. Если баланс будет  нарушен, начнется дисбактериоз, который  повлечет за собой снижение иммунитета. 

Русский ученый Илья Мечников на рубеже XIX-XX веков  первым выдвинул идею, согласно которой  молочно-кислые бактерии по своей природе  очень близки к тем, что обитают  у нас в кишечнике, и потому могут легко приживаться там. Вырабатывая молочную кислоту, они  меняют реакцию среды со щелочной на кислую и благодаря этому подавляют  развитие болезнетворных микробов. Мечников выделил бактерию, названную им болгарской палочкой; он приписывал ей поистине уникальные целебные свойства. Позже была открыта  ацидофильная палочка, по своим лечебным качествам даже превосходящая болгарскую. Действие ее настолько эффективно, что сотрудникам некоторых молочных заводов предписывалось перед выходом  на работу выпивать стакан ацидофильной закваски для того, чтобы обеспечить безопасность готовой продукции. А  во время Великой Отечественной  войны ацидофильную пасту использовали для лечения гнойных ран и  ожогов.

Кисломолочные продукты получают сквашиванием молока или сливок чистыми культурами молочнокислых  бактерий, иногда с участием дрожжей  и уксуснокислых бактерий. В процессе сквашивания протекают сложные  микробиологические и физико-химические процессы, в результате которых формируются  вкус, запах, консистенция и внешний  вид готового продукта.

К кисломолочным  продуктам относятся кисломолочные  напитки, сметана, творог и творожные  изделия. К кисломолочным напиткам относятся различные виды простокваш (обыкновенная, мечниковская, южная  ацидофильная, варенец, ряженка, йогурт и др.), кефир (жирный, таллинский нежирный и др.), кумыс (из кобыльего, коровьего  молока и др.), ацидофильные напитки (ацидофилин, ацидофильное и ацидофильно-дрожжевое  молоко и др.) Производятся кисломолочные  напитки с сахаром, фруктово-ягодными сиропами и другими наполнителями.

Заквасками  называют чистые культуры или смесь  культур микроорганизмов, используемых при изготовлении кисломолочных  продуктов, кислосливочного масла  и сыров.

Чаще  в качестве заквасок применяют молочнокислые  и пропионовокислые бактерии, иногда плесневые грибы. В состав естественной симбиотической закваски для кефира кроме молочнокислых бактерий входят также дрожжи и уксуснокислые  бактерии.

Основную  микрофлору сквашивания вносят с  закваской, однако остаточная микрофлора пастеризованного молока также размножается в процессе сквашивания. Часть микрофлоры незаквасочного происхождения активизируется в присутствии микроорганизмов закваски, часть подавляется, а некоторые микроорганизмы, например бактериофаг, подавляют развитие микрофлоры закваски. Интенсивность размножения всей микрофлоры кисломолочных продуктов и конечное ее соотношение зависят во многом от качества молока, температуры и длительности сквашивания (созревания), скорости и конечной температуры охлаждения.

Основные  кисломолочные продукты в зависимости  от применяемых при их производстве заквасочных микроорганизмов могут  быть разделены на пять групп, представленных ниже.

I - продукты, приготовляемые с использованием  многокомпонентных заквасок (кефир,  кумыс);

II - продукты, приготовляемые с использованием  мезофильных молочнокислых стрептококков  (творог, сыр домашний, сметана, простокваша  обыкновенная);

III - продукты, приготовляемые с использованием  термофильных молочнокислых бактерий (йогурт, простокваша мечниковская, южная, ряженка, варенец и др.);

IV - продукты, приготовляемые с использованием  мезофильных и термофильных молочнокислых  бактерий (сметана пониженной жирности, творог, напитки пониженной жирности  с плодово-ягодными наполнителями);

V - продукты, приготовляемые с использованием  ацидофильных палочек и бифидобактерий (ацидофильное молоко, ацидофилин, ацидофильно-дрожжевое  молоко, ацидофильная паста, бифилин,  детские ацидофильные смеси). 

2. Классификация микроорганизмов  используемых в молочной промышленности.

     Закваски, выращиваемые в специальных научно-производственных лабораториях, называют маточными или  лабораторными. Они являются основой  для получения производственных или потребительских заквасок.

     Потребительские закваски подразделяют на материнские, или первичные; промежуточные, или  вторичные, и производственные, или  третичные.

     Материнские закваски получают при посевах маточных заквасок, промежуточные и производственные - соответственно при посевах материнских  и промежуточных заквасок.

     Различают одноштаммовые закваски, состоящие  из одного штамма микроорганизма, многоштаммовые — из нескольких штаммов одного вида и смешанные закваски, в состав которых входят многие штаммы разных видов микробов.

     По  составу микрофлоры основные закваски, применяемые в молочной промышленности, подразделяют на 3 группы: бактериальные, грибковые и смешанные (табл. 1). 

     1. Закваски для молочной промышленности

За рубежом  закваски, состоящие из мезофильных  молочнокислых стрептококков, делят  на 5 групп: так называемые нулевые (0), L, D, LD и ароматические закваски.

     Нулевые закваски содержат только Lac. lactis и Lac.cremoris или штаммы одного из этих видов. Селекция штаммов этих заквасок направлена на активное кислотообразование и минимальное газообразование.

     Закваски  L состоят из нулевых заквасок, а также Leu. cremoris. Наряду с молочной кислотой закваска вырабатывает диацетил, ацетоин, летучие кислоты и CO

     В заквасках D кроме представителей нулевой закваски содержится Lac. diacetylactis. Эти закваски производят диацетил и ацетоин в большом количестве, в них более интенсивно образуется СО.

     Закваски  LD состоят из молочнокислых стрептококков, входящих в состав нулевых заквасок, а также Leu. cremoris и Lac. diacetylactis. В этих заквасках прослеживается тенденция Lac. diacetilactis доминировать над другими микроорганизмами.

     Так называемые ароматические закваски состоят из штаммов Leu. dextranicum, Leu. cremoris, Lac. diacetilactis, применяемых для стимулирования ароматобразования в определенных продуктах. 

3. Выделение чистых культур молочнокислых  бактерий.

     Для поддержания заквасок в наиболее активном состоянии необходимо постоянно  производить замену заквасочных  штаммов, что связано с изменением биологических свойств заквасочных  микроорганизмов при их длительном культивировании и хранении.

     Этим  обусловлена необходимость выделения  чистых культур молочнокислых бактерий с целью получения производственноценных  штаммов заквасочных микроорганизмов.

     Выделение чистых культур молочнокислых бактерий включает ряд этапов: выбор источников, отбор образцов, посев на жидкую питательную среду для обогащения молочнокислой микрофлорой, посев  на плотную среду для выделения  чистой культуры, пересев чистой культуры (колоний) в стерильное молоко, исследование биологических свойств выделенных штаммов в целях их идентификации  и определении производственной ценности.

     Источниками выделения мезофильных молочнокислых бактерий являются сырое молоко, оборудование, самоквасные кисломолочные продукты, а также растения, корни растений, иногда почва, расположенная в зоне корневой системы.

     Темофильные молочнокислые стрептококки и болгарскую палочку выделяют из самоквасных  кисломолочных продуктов южных  регионов; ацидофильную палочку— из содержимого  кишечника телят и грудных  детей. Теморфильную палочку Lbm. helveticum выделяют из твердых сыров с высокой температурой второго нагревания (типа швейцарского).

     Для выделения мезофильных молочнокислых стрептококков 1 г пробы растирают в стерильной ступке и готовят разведение 1 : 10 на физиологическом растворе. Полученную суспензию засевают в стерильное молоко (10 см³ в объеме 0,25-0,5 см³). Если культуру выделяют из кисломолочных продуктов, то одну каплю продукта вносят бактериологической петлей в стерильное молоко. Посевы термостатируют при 25-30°С до свертывания молока.

     При выделении ароматобразующих мезофильных  стрептококков после посева суспензии  образцов в обезжиренное стерильное молоко (питательная среда) добавляют  цитрат натрия (1 %) или дрожжевой  автолизат (2 %) с глюкозой (1 %).

     Процесс выделения чистых культур термофильных бактерий аналогичен процессу выделения  мезофильных молочнокислых стрептококков. При этом термофильные молочнокислые  стрептококки и палочки культивируют при 40-43 °С, за исключением ацидофильной палочки, которую выращивают при 37 °С. После проверки сгустка на типичность органолептических свойств и  микрофлоры полученную обогащенную  культуру, выращенную на стерильном молоке, высевают на плотную питательную среду (агар с гидролизованным молоком). Посевы термостатируют в течение 48 ч.

     Колонии просматривают под малым увеличением  микроскопа. Типичными колониями  для Lac. lactis являются поверхностные округлые и глубинные лодочкообразные колонии. Lac. cremoris образует округлые темные колонии с выраженной зернистостью, Lac. diacetylactis формирует глубинные колонии неправильной формы в виде кусочков ваты. Термофильные стрептококки образуют правильной округлой формы темные колонии с четко выраженной зернистостью. Термофильные молочнокислые палочки образуют, как правило, колонии неправильной формы в виде «паучков» или кусочков ваты.

     Типичные  для каждой группы микроорганизмов  колонии переносят в пробирки с молоком. Из одного образца (из одной  чашки Петри) выделяют по 5 колоний, посевы термостатируют до образования сгустка но не более 48 ч.

     Выделенные  штаммы молочнокислых  бактерий характеризуют  по микроскопической картине, продолжительности (активности) свертывания молока и органолептическим свойствам.

     Штаммы, имеющие неравномерные по размеру  клетки, инволюционные формы, загрязненные посторонней микрофлорой, отбраковываются. Сгусток молока должен быть ровным, плотным, с чистыми кисломолочными вкусом и запахом. Кислотность сгустка  через 10 ч должна быть 80-85 °Т, через 24 ч — 100-110 °Т (у активных кислотообразователей).

     Энергия кислотообразования для Lac. lactis должна составлять 4-6 ч, для - Lac. cremoris 5-7 ч, Lac. diacetylactis должен свертывать молоко через 16-24 ч, а Lbm. acidophilum- через 4-5 ч.

     Штаммы  термофильных стрептококков и болгарской палочки отбирают средней и высокой  активности свертывания. Штаммы Str. thermophilus высокой активности молоко свертывают через 3,5-4 час, штаммы средней активности образуют сгусток через 5-7 час. Активные штаммы болгарской палочки свертывают молоко через 3-3,5 час, а штаммы средней активности - через 5-7 час. Термофильный стрептококк и болгарская палочка используются в симбиотической закваске для кисломолочных продуктов «южного» типа.

     Активностъ  свертывания и  органолептические  свойствa выделенных штаммов являются наиболее важными и решающими показателями, определяющими пригодность их для использования в производстве. Кроме того, мезофильные молочнокислые стрептококки оценивают по следующим тестам: резистентность к бактериофагу, рост в лакмусовом молоке при температуре 45°С, образование аммиака из аргинина, образование диацетила, ацетоина и углекислого газа (для ароматобразующих стрептококков), способность к подавлению термоустойчивой молочнокислой палочки.

     Для использования в производстве отбирают штаммы всех видов мезофильных молочнокислых  стрептококков, не дающих роста в  лакмусовом молоке при 45°С, резистентные к поливалентному бактериофагу и  нелизогенные, подавляющие рост и  кислотообразующую способность  термоустойчивой молочнокислой  палочки.

     Штаммы, образующие аммиак из аргинина, не продуцирующие  диацетила, ацетоина и углекислого  газа, относят к Lac. lactis.

     Штаммы, не образующие аммиака из аргинина, не продуцирующие диацетила, ацетоина и углекислого газа, относят к  Lac. cremoris

     Штаммы, образующие диацетил, ацетоин, углекислый газ и аммиак из аргинина, относят  к ароматобразующему виду Lac. diacetylactis.

     Для использования в производстве отбирают штаммы термофильного стрептококка, не развивающиеся в молоке с пенициллином (0,01 МЕ/см ), развивающиеся в гидролизованном  молоке в присутствии не более  2 % NaС1 и 0,1 % метиленового голубого.

     Из  термофильных молочнокислых палочек  в производстве используют штаммы, дающие рост в молоке при 45 °С и не растущие при температуре 15°С, имеющие  предел кислотообразования 200-250 °Т.

     Кроме того, штаммы ацидофильной палочки  должны быть устойчивыми не менее  чем к 0,4 % фенола, 20 % желчи, рН среды 8,3 и обладать выраженной антибиотической  активностью по отношению к гнилостной микрофлоре, стафилококку, палочке  протея и кишечным палочкам. Штаммы болгарской палочки должны образовывать ацетальдегид.

     Исследование  выделенных штаммов по вышеперечисленным  гестам дает возможность идентифицировать их до вида. Из проверенных и отобранных ценных штаммов молочнокислых бактерий составляют коллекцию, которую сохраняют путем пересевов штаммов в стерильное молоко не реже одного раза в месяц. При этом штаммы нередко снижают свою биохимическую активность (пассажная спонтанная изменчивость). Поэтому 1-2 раза в год штаммы проверяют по их активности, чистоте, биохимическим и органолептическим свойствам.

     Отобранные  производственно-ценные штаммы молочнокислых  бактерий можно хранить также  в замороженном виде при -18 - (-25)°С в  течение 4-6 мес. или в высушенном состоянии после сублимационной сушки. В последнем случае запаянные ампулы с сухими культурами выдерживают хранение при низкой положительной (3-5°С) или отрицательной (-18 - (-25 °С) температуре в течение нескольких лет (до 10 и более). 

4. Продукты  кисломолочной промышленности.

Кефир

Кефир кисломолочный напиток, получаемый из цельного или обезжиренного коровьего  молока путём кисломолочного и спиртового брожения с применением кефирных «грибков» — симбиоза нескольких видов микроорганизмов: молочнокислых  стрептококков и палочек, уксуснокислых  бактерий и дрожжей (всего около двух десятков). Однородный, белого цвета, возможно небольшое выделение углекислоты. Кефир достаточно распространён не только в России, на Украине, в Белоруссии, Казахстане, странах Балтии, но и в Германии, Швеции, Норвегии, Финляндии, Венгрии, Польше, Израиле, США и Австралии.

Кефир отличается от других кисломолочных  продуктов уникальным набором бактерий и грибков, входящих в его состав. Его разделяют на однодневный, двухдневный и трёхдневный. Классификация отражает определённые качества кефира: его кислотность, степень накопления углекислоты и спирта, а также степень набухания белков.

Процент этилового спирта доходит до 0,07 % (по устаревшей технологии с применением  сычужных ферментов могли быть десятые доли процента) в однодневном и до 0,88 % (БМЭ) в трёхдневном. В связи с этим кефир, особенно трёхдневный, следует с осторожностью употреблять маленьким детям, а также при некоторых заболеваниях, например, эпилепсии. Это связано с тем, что токсическое воздействие спирта на эти категории людей гораздо сильнее, чем на остальных.

Продаваемый на территории РФ кефир должен, в соответствии с действующим ГОСТом, на 100 граммов содержать не менее 2,8г. белка, иметь кислотность в районе 85-130°T. Жирность (в процентах от массы) может изменяться в широких пределах от менее 0,5 % для обезжиренного до не менее 7,2 %-8,9 % для высокожирного; классический кефир имеет 2,5 % жира. В течение срока годности, количество содержащихся живых микроорганизмов КОЕ (колонии образующих единиц) в 1г. продукта должно быть не менее 107, дрожжей — не менее 104. Хранить готовый кефир рекомендуют при температуре 2-4 °C.

Сметана

Сметана—  кисломолочный продукт русской  кухни, получаемый из сливок и закваски.

В прошлом, до изобретения сепаратора сметану  получали довольно просто: с кислого  молока снимали верхний отстоявшийся слой и выдерживали его в прохладном месте.

В наше время при промышленном производстве сметаны молоко сначала сепарируют, то есть разделяют на сливки и обезжиренное молоко. Далее сливки подвергаются нормализации — этот процесс обеспечивает нужную жирность сливок. Для устранения патогенной микрофлоры нормализованные  сливки пастеризуют (подвергают нагреванию в пастеризаторах). Далее сливки поступают в ёмкости, в которых  происходит внесение закваски. Сквашивают сливки мезофильными и/или термофильными  стрептококками. После того как сливки наберут необходимую кислотность, их охлаждают примерно до 8 °C и оставляют  для созревания, которое длится около  суток, после чего сливки превращаются в сметану, которая становится густой и приобретает характерный ей специфический вкус.

Сметана производится различной степени  жирности от 10 до 58 % (ГОСТ Р 52092-2003).

  Ряженка

Ряженка — кисломолочный напиток, получаемый из коровьего топлёного молока молочнокислым  брожением. Заквашивание производится термофильными молочнокислыми стрептококками и чистыми культурами болгарской палочки, сквашивается в течение 3—6 часов. Имеет желтовато-буроватый  оттенок и традиционный кисломолочный  вкус. Фактически является одной из разновидностей йогурта без вкусовых добавок.

Пищевая и энергетическая ценность

В ряженке  полезных веществ практически столько  же, сколько и в молоке, но при  этом они лучше усваиваются организмом. По сравнению с кефиром ряженка  имеет более нежный привкус.

Считается, что ряженка обладает ещё и  лечебными свойствами: в одном  стакане ряженки содержится четверть суточной потребности организма  в кальции и 20 процентов суточной нормы фосфора. Белок из ряженки  усваивается быстрее, чем из молока. Молочная кислота возбуждает аппетит, улучшает работу желудочно-кишечного  тракта и почек.

По сравнению  с другими кисломолочными продуктами ряженка имеет самую большую  калорийность. Если вы хотите что-нибудь менее калорийное — ищите в  продаже варенец: по вкусу он напоминает ряженку, но менее жирный, поскольку  вырабатывается из молока без добавления сливок.

Типичная  пищевая ценность 100 грамм ряженки (источник - указано на пачке с  продуктом):

Белки, г — 3,0

Жиры, г  — 6,0

Углеводы, г — 4,1

Калорийность, ккал — 82

Йогурт

Йогурт  — кисломолочный продукт с  повышенным содержанием обезжиренных веществ молока, изготовляемый путём  сквашивания протосимбиотической  смесью чистых культур Lactobacillus bulgaricus (болгарская палочка) и Streptococcus thermophilus (термофильный стрептококк), содержание которых в  готовом продукте на конец срока  годности составляет не менее 107 КОЕ (колониеобразующие  единицы) в 1 г продукта (допускается  добавление пищевых добавок, фруктов, овощей и продуктов их переработки).

Настоящий йогурт состоит из натурального молока и закваски, содержащей культуры болгарской палочки и термофильного стрептококка, однако в разных странах мира к  составу йогурта относятся более  или менее строго.

Йогурт  — кисломолочный  продукт с повышенным содержанием сухих  обезжиренных веществ  молока, произведённый  с использованием смеси заквасочных  микроорганизмов  — термофильных молочнокислых  стрептококков и  болгарской молочнокислой  палочки. Федеральный закон Российской Федерации от 12 июня 2008 г. N 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию»

Согласно  этому закону, «российский» йогурт может содержать другие ингредиенты, включая сухое молоко, но должен содержать закваску в строго определённых количествах двух культур.

В Болгарии, считающейся родиной йогурта, продукты, содержащие любые другие ингредиенты, к примеру, сухое молоко, пектин, сахар, загустители, консерванты и др., не являются йогуртами. Решительно к проблеме большого количества продуктов, наводнивших рынок и называемых «йогуртами», подошли болгарские власти, считая йогурт одним из своих национальных символов и продуктов. Болгарский комитет по стандартизации и метрологии в Министерстве здравоохранения запретил продуктам компании Данон и другим аналогичным продуктам других компаний называться йогуртами и ввёл строгие требования к стандартизации и содержанию настоящего йогурта.