Способ получения закваски для высококислотного продукта

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано на низовых предприятиях молочной отрасли для биоконсервирования отходов производства, которые в дальнейшем могут направляться на кормовые цели. Закваску готовят путем культивирования симбиоза мезофильных, термофильных молочнокислых бактерий, уксуснокислых бактерий и дрожжей с внесением хлебных злаков. В качестве источника симбиоза микроорганизмов используют естественную микрофлору пахты, полученную при выработке масла любым способом, а в качестве хлебных злаков - ржаное зерно. Культивирование ведут при 19-21°С при перемешивании и встряхивании через каждые 4 ч в течение 4-6 суток. Подпитку осуществляют обезжиренным молоком или пахтой. При достижении кислотности 270-300°Т в смесь вносят ржаное зерно. Продолжают культивирование при тех же условиях по достижении кислотности закваски 300-350°Т. Полученный консорциум обладает высокой устойчивостью к контаминации и способностью к популяционной ауторегуляции. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технической микробиологии, а именно к способу приготовления композиции микроорганизмов, и может использоваться на низовых предприятиях молочной отрасли для биоконсервирования отходов производства, которые в дальнейшем могут использоваться на кормовые цели.

Теоретическое обоснование использования смешанной культуры дрожжей и бактерий на многокомпонентном субстрате было представлено в работе Гуревича Ю. А. (см. Гуревич Ю.А. Перспективы использования смешанной культуры дрожжей и бактерий на ложном субстрате. В сб.: Смешанные проточные культуры микроорганизмов (сб. статей), отв. ред. Н.С.Печуркин. Новосибирск, Наука, 1981, с. 168-187).

Известен способ совместного культивирования дрожжей и молочнокислых бактерий на молочной сыворотке, предлагаемый к применению в народном хозяйстве для получения биомассы (Рыбальский Н.Г., Лях С.П. Биотехнологический потенциал консорциумов микроорганизмов в народном хозяйстве. М.: ВНИИПИ, 1990, с.119).

Недостатком известного способа является периодичность культивирования и возобновления процесса с использованием в качестве инокулята активных культур, выращенных при раздельном культивировании, что исключает возможность образования симбиотических взаимодействий.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения закваски для приготовления сброженного продукта типа "Курунга", предусматривающий культивирование симбиоза мезофильных, термофильных лактобактерий, ароматообразующих, уксуснокислых бактерий и дрожжей с внесением хлебных крошек в соотношении 1,5:0,5 (см.: Хамнаева Н.И., Лев Г. Б. Способ получения закваски для приготовления сброженного продукта типа "Курунга", N 2059380, МКИ A 23 C 9/12, опубл.10.05.96, Бюл. N 13).

Недостатком этого способа является отсутствие возможности получения закваски без привлечения естественного симбиоза кефирных грибков и создание комбинированной закваски для продукта с умеренной титруемой кислотностью, что исключает возможность получения высококислотного продукта, а также не обеспечивает достаточную устойчивость к внешним воздействиям.

А предлагаемое нами изобретение поможет решить проблему самообеспечения низовых предприятий молочной промышленности симбиотической закваской без дополнительного вовлечения чистых культур микроорганизмов для составления консорциума и биоконсервирования больших объемов невостребованных отходов.

Таким образом, задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в получении материнской закваски для высококислотного продукта. Данная закваска может использоваться для биоконсервирования отходов производства или вторичного сырья на низовых предприятиях молочной отрасли с небольшим объемом производства. Технический результат, полученный при осуществлении способа, позволит решить проблему рационального использования отходов производства, которые в дальнейшем могут направляться на кормовые цели.

Технический результат в заявленном изобретении осуществляется способом получения закваски для высококислотного продукта, предусматривающим создание консорциума микроорганизмов, состоящего из молочнокислых, уксуснокислых бактерий и дрожжей с последующим культивированием полученного консорциума путем последовательных многократных пересадок, консорциум, согласно изобретению, создается на основе естественной микрофлоры пахты, полученной при выработке масла любым способом и ржаного зерна при (20±1)^oC, перемешивании и встряхивании через 4 ч в течение (5±1) суток.

Для биоконсервирования отходов производства вносят 20% инокулята, представляющего собой полученную закваску для высококислотного продукта и ведут культивирование при (20±2)^oC при перемешивании или аэрации системы с периодичностью 6 ч до достижения требуемой кислотности.

Предлагаемое изобретение в способе получения закваски для высококислотного продукта предусматривает раздельное культивирование естественной микрофлоры пахты при температурных режимах 20 и 37^oC с последующим созданием симбиотических взаимодействий между ними, внесением в полученный биоценоз микрофлоры ржаного зерна. Анализ микрофлоры зерна при хранении (пшеница, рожь, овес, ячмень) показал более высокое ОМЧ ржаного зерна, в т.ч. наличие дрожжевой микрофлоры. При правильном хранении зерна технологически важная эпифитная микрофлора, играющая положительную роль при создании необходимого симбиоза, сохраняется в необходимых количествах. Режимы хранения зерна, используемого в изобретении, должны соответствовать ГОСТу 16990-88 "Рожь. Требования при заготовках и поставках". Вносимое зерно по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям должно соответствовать 1-3 группе.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что из уровня техники авторами не выявлены технические решения, включающие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым. Это позволило сделать вывод о соответствии предложения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображены изотермы титруемой кислотности в процессе реактивации ферментных систем микроорганизмов закваски при разных режимах аэрации, условные обозначения проб следующие: - проба, подвергавшаяся аэрации с интервалом 6 ч в течение 10 мин: - проба, подвергавшаяся аэрации с интервалом 12 ч в течение 10 мин; - проба, культивируемая без аэрации.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе проводится культивирование пахты, полученной при любом способе производства масла. С целью создания благоприятных условий для естественной мезофильной и термофильной микрофлоры, культивирование следует проводить при разных температурных режимах: 20^oC - для мезофилов и 37^oC - для термофилов. После получения сгустков (через 18-24 ч) их смешивают. В результате этого создаются условия для естественного отбора тех форм микроорганизмов, которые не обладают антагонизмом по отношению друг к другу. Для получения устойчивой системы, ее оставляют при (20±1)^oC на 18-24 ч с подпиткой субстратом (можно в качестве субстрата в дальнейшем брать обрат) в количестве 80%. Данный температурный режим выбран с учетом оптимума активности как для мезофильной, так и термофильной микрофлоры. В подготовленную таким образом систему (титруемая кислотность 270-300^oТ, pН 3,5-3,3) вносят ржаное зерно. При этом нежелательная микрофлора зерна (бактерии рода Bacillus, Pseudomonas) под воздействием низких значений pH, и, возможно, антибиотических веществ, продуцируемых молочнокислыми бактериями, подвергается бактерицидному эффекту. Культивирование системы до окончательного создания консорциума осуществляют при (20±1)^oC в течение (5±1) суток, при перемешивании и встряхивании через 4 ч. При таких режимах создаются наиболее благоприятные условия для развития дрожжевой микрофлоры. Визуально об окончании процесса создания закваски можно судить по интенсивному газообразованию в системе. По окончании процесса зерновую массу из системы удаляют.

Полученный консорциум с высокой устойчивостью к контаминации и способностью к популяционной ауторегуляции хранится при +6^oC с подпиткой субстратом раз в 30-40 дней. Титруемая кислотность в период хранения составляет 300-350^oТ.

Продолжительность хранения полученного консорциума 2 года с постоянным соотношением видов, составляющих симбиоз, и без потери его антибиотической активности.

Авторами проведена первичная (начальная) идентификация микроорганизмов, составляющих полученный консорциум.

В таблице представлен спектр утилизации сахаров и спиртов микроорганизмами, оказывающими существенное влияние на формирование физико-химических и органолептических свойств продукта.

При анализе данных таблицы, а также совокупности морфологических, культуральных, тинкториальных признаков микроорганизмов можно сделать предположение о присутствии бактерий рода Streptococcus, Acetobacter, Lactobacillus и дрожжей вида Torulopsis.

Морфологически предлагаемая закваска состоит из следующих микроорганизмов: диплококков или единичных кокков, стрептобактерий, характерных скоплений уксуснокислых бактерий, почкующихся дрожжей.

Авторами разработаны также режимы реактивации симбиотической закваски для дальнейшего использования в производстве.

Для решения поставленной задачи выбран оптимальный режим, обеспечивающий наиболее полное восстановление ферментных систем микроорганизмов консорциума. Разработка и оптимизация режимов была осуществлена с использованием методов матричного планирования эксперимента и компьютерной обработки полученных данных. При этом учитывались условия для реактивации всех микроорганизмов, составляющих консорциум. Экспериментальные данные, подтверждающие выбранные режимы, представлены на чертеже.

Установлено, что при реактивации клеток микроорганизмов при температуре 20^oC и аэрации системы с интервалом 6 часов, титруемая кислотность закваски и ее антибиотическая активность в отношении грам(+) и грам(-) микроорганизмов достигает достаточно высоких значений. Однако при недоступности процесса аэрации по техническим причинам, можно ограничиться ежедневным перемешиванием системы (проба без аэрации на чертеже), проводя культивирование при 20^oC, кислотность в этом случае достигает требуемых значений в процессе хранения.

Данные режимы сохраняют достаточно высокий уровень антибиотической активности закваски по отношению к E.coli, Bac.subtilis, Staph. aureus. Следовательно, сохраняется высокая устойчивость к контаминации, что важно в производственных условиях.

Дозу вносимого инокулята выбрали с учетом рекомендаций для получения кисломолочного напитка "Курунга" (авт.св. N 1832720, МКИ C 12 N 1/00, A 23 C 9/12 [заяв. N 4660222/31 от 07.03.89] Г.Г. Гончиков, В.P. Бадмаева, Т.Е. Данилова, Т. Ф. Чиркина, В.Ж. Цыренов Консорциум микроорганизмов Lactobacterium casei, Lactobacterium plantarum, Lactobacterium fermenti, Lactobacterium breve, Saccaromyces cartiloginosis, Lactobacterium bulgaricum, Lactobacterium acidophilum, Saccaromyces lactis, Acetobacter aceti для производства кисломолочного напитка "Курунга" и способ получения лабораторной закваски для кисломолочного напитка "Курунга" с его использованием).

Заявленный способ подтверждается следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Для получения консорциума микроорганизмов требуется предварительно провести раздельное культивирование естественной микрофлоры пахты, полученной при производстве масла любым способом. Режимы культивирования (20±1) и (37±1)^oC 18-24 ч. Симбиотические взаимодействия между мезофилами и термофилами создают при их определенном соотношении в течение 18-24 ч, сделав подпитку субстратом в количестве 80% от объема. После этого вносят определенное количество ржаного зерна и проводят дальнейшее культивирование при (20±1)^oC в течение (5±1) суток, при энергичном встряхивании или аэрации через 4 ч. Процесс культивирования считают законченным при появлении интенсивного газообразования. По окончании процесса зерно из системы удаляют. Полученный консорциум используют в качестве материнской закваски (инокулята) для биоконсервирования отходов производства. Хранение осуществляют при 4-6^oC с подпиткой субстратом раз в 30-40 дней. При необходимости биоконсервирования больших объемов пахты (или обрата) вносят 20% инокулята, перемешивают и проводят культивирование при 20^oC и аэрации системы через 6 ч. Продолжительность аэрирования - 10 мин. Процесс культивирования проводят в течение 72 ч до кислотности 300^oТ и pH 3,3. Хранить продукт рекомендуется при 6^oC. В процессе хранения pH системы может несколько снизиться, а титруемая кислотность возрастает в среднем на (35±5)^oТ за каждые 5 суток хранения.

Пример 2. Для получения консорциума микроорганизмов требуется предварительно провести раздельное культивирование естественной микрофлоры пахты, полученной при производстве масла любым способом. Режимы культивирования (20±1) и (37±1)^oC 18-24 ч. Симбиотические взаимодействия между мезофилами и термофилами создают при их смешивании в определенном соотношении и внесении 20% полученного инокулята в пастеризованные обрат или пахту в течение 18-24 ч. После этого вносят определенное количество ржаного зерна и проводят дальнейшее культивирование при (20±1)^oC в течение (5±1) суток, при энергичном встряхивании или аэрации через 4 ч. Процесс культивирования считают законченным при появлении интенсивного газообразования. По окончании процесса зерно из системы удаляют. Полученный консорциум используют в качестве материнской закваски (инокулята) для биоконсервирования отходов производства. Хранение осуществляют при 4-6^oC с подпиткой субстратом раз в 30-40 дней. При необходимости биоконсервирования больших объемов пахты (или обрата) вносят 20% инокулята, перемешивают и проводят культивирование при 20^oC в течение 72 ч, при ежедневном перемешивании, до кислотности (160±5)^oТ и pH 3,8. Хранить продукт рекомендуется при 6^oC. В процессе хранения pH системы может несколько снизиться, а титруемая кислотность возрастает в среднем на (10±2)^oТ за каждые 5 суток хранения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить консорциум с высокой устойчивостью к контаминации и способностью к популяционной ауторегуляции при соблюдении режимов культивирования. Причем создание такой закваски не предусматривает вовлечения дополнительных средств, решая при этом задачу утилизации отходов производства.

На кафедре разрабатывается минерально-белковая добавка на основе предлагаемого консорциума, которая может быть использована в кормопроизводстве.

Формула изобретения

Способ получения закваски для высококислотного продукта, предусматривающий культивирование симбиоза мезофильных, термофильных молочнокислых бактерий, уксуснокислых бактерий и дрожжей с внесением хлебных злаков, отличающийся тем, что в качестве источника симбиоза микроорганизмов используют естественную микрофлору пахты, полученную при выработке масла любым способом, а в качестве хлебных злаков - ржаное зерно, культивирование ведут при 19-21^oC при перемешивании и встряхивании через каждые 4 ч в течение 4-6 суток, в процессе культивирования осуществляют подпитку обезжиренным молоком или пахтой, при достижении кислотности 270-300^oТ в смесь вносят ржаное зерно и продолжают культивирование при тех же условиях по достижении кислотности закваски 300-350^oТ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2