Способ культивирования бифидобактерий в молоке

 

Изобретение относятся к биотехнологии и может быть использовано при производстве пробиотических продуктов на молочной основе. Изобретение позволяет упростить производство, сократить длительность процесса и повысить количество клеток бифидобактерий в молоке. Способ предусматривает внесение в обезжиренное молоко бифидогенного сывороточного сиропа, полученного путем ферментации осветленной сгущенной сыворотки, стерилизацию смеси, охлаждение до температуры 37^oС и внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий и сквашивание до образования сгустка кислотностью 55-60^oТ. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при производстве пробиотичерких продуктов на молочной основе.

Состояние здоровья человека в большей или меньшей степени зависит от бифидофлоры кишечника, для коррекции которой предложены различные препараты и пищевые продукты, содержащие живые бифидобактерии. Бифидобактерии обладают слабой кислотообразующей способностью и поэтому при производстве продуктов их используют в сочетании с другими микроорганизмами или стимуляторами их роста.

Известен способ выращивания бифидобактерии в молоке, который предусматривает культивирование их в молоке совместно с уксуснокислыми бактериями с высокой протеолитической активностью. Штаммы бифидобактерии и уксуснокислых бактерий вносят в молоко в соотношении культур 3:1 при общем количестве инокулята 4-5%, а культивирование проводят при 37 ^oС в течение 12-16 ч/1/.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относятся те, что в известном способе в качестве стимуляторов роста бифидобактерии используют уксуснокислые бактерии, которые не способны расщеплять лактозу молока до моно- и олигосахаридов и отличаются витаминосинтезирующей способностью, которой усилить синтез β-галактозидазы бифидобактерий невозможно, что усложняет производство и не обеспечивает достаточно высокий рост бифидобактерий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ культивирования бифидобактерий, предусматривающий внесение в обезжиренное молоко ферментного препарата дрожжевой β-галактозидазы, стерилизацию, охлаждение, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержку до образования сгустка кислотностью 52-55^oТ. Доза вносимого фермента составляет 0,1-0,2% к массе молока при активности 300 ед/мл, выдержка - в течение 1,5-2,0 ч при 37^oС /2/.

Недостатками данного способа культивирования являются использование ферментного препарата β-галактозидазы и проведение гидролиза лактозы с целью накопления олигосахаридов, что усложняет и удорожает производство, удлиняет процесс культивирования и не обеспечивает достаточно высокого количества бифидобактерий.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа, сокращение длительности процесса, удешевление производства и обеспечение высокого количества клеток микроорганизмов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе культивирования бифидобактерий, предусматривающем внесение в молоко стимулятора роста бифидобактерий, стерилизацию, охлаждение, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержку, согласно изобретению в качестве стимулятора роста бифидобактерий используют бифидогенный сывороточный сироп, полученный путем ферментадии осветленной сгущенной сыворотки β-галактозидазой.

Кроме того, технический результат достигается тем, что бифидогенный сывороточный сироп вносят в количестве 5,0-6,0% к массе молока.

Отличительным признаком заявляемого способа является новое условие проведения культивирования бифидобактерий, а именно использование в качестве стимуляторов их роста бифидогенного сывороточного сиропа, обогащенного олигосахаридами.

Известно, что рост микробной клетки всецело связан с синтезом ферментов и скорость метаболических процессов зависит от концентрации активной формы каждого фермента, участвующего в метаболизме.

Микробная клетка хорошо растет в молоке, если синтезирует в достаточном количестве β-галактозидазу, расщепляющую лактозу молока на глюкозу и галактозу. Последние через ряд ферментативных реакций расщепляются до молочной, незначительно, других кислот, способствующих образованию сгустка. Бифидобактерии выделяют β-галактозидазу незначительно, поэтому из лактозы не образуются основные питательные вещества: глюкоза и галактоза. Для индукции (усиления) синтеза β-галактозидазы необходимо, чтобы небольшое количество лактозы было вначале превращено под действием β-галактозидазы в другой галактозид - олигосахарид аллолактозу. Для этого в известном способе-прототипе проводят предварительную ферментацию молока β-галактозидазой для получения индукторов синтеза фермента - олигосахаридов. В заявляемом же способе для индукции синтеза β-галактозидазы микробной клетки вводят уже полученные олигосахариды в виде бифидогенного сывороточного сиропа (БСС). Присутствующая в сиропе дополнительная питательная среда - глюкоза и галактоза сыворотки - способствует увеличению роста бифидобактерий по сравнению с прототипом: (1,0-1,2)•10⁹ /см³ против (0,6-0,9)•10⁹ /см³, что обеспечивает ускорение процесса культивирования.

В заявляемом способе при внесении сиропа в обезжиренное молоко содержащиеся в сиропе глюкоза и галактоза сыворотки, а также олигосахариды, при введении бифидобактерий начинают сразу индуцировать синтез собственной β-галактозидазы у бифидобактерий. А в прототипе же при внесении стимулятора β-галактозидазы происходит ферментативный гидролиз лактозы с образованием олигосахаридов при температуре 37^oС в течение 2 часов, и только после этого начинается индукция синтеза собственной β-галактозидазы у бифидобактерий. Таким образом, использование БСС в заявляемом способе не требует предварительного подогрева молока до температуры ферментации и выдержки в течение 2 часов, что упрощает производство и позволяет также сократить длительность культивирования.

Кроме того, использование БСС в заявляемом изобретении обеспечивает удешевление способа по сравнению с прототипом почти в 2 раза с учетом разницы в стоимости фермента и БСС.

Таким образом, именно использование бифидогенного сывороточного сиропа в заявляемом изобретении позволило увеличить рост бифидобактерий в молоке, сократить длительность культивирования, а также упростить и удешевить производство.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не были выявлены. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Оптимальное количество вносимого сывороточного сиропа составляет 5,0-6,0% к массе обезжиренного молока. Уменьшение количества сиропа менее 5% ведет к удлинению продолжительности образования сгустка до 20 часов вместо 16 часов. При увеличении количества сиропа более 6% повышается кислотность молока, которая приводит к образованию хлопьев сгустка при стерилизации молока.

Влияние бифидогенного сывороточного сиропа на изменение титруемой кислотности и количество жизнеспособных клеток микроорганизмов представлено в табл.1 (при введении 5,0%) и табл. 2 (при введении 6,0% сиропа).

Как видно из таблиц 1 и 2, культивирование бифидобактерий по способу-изобретению позволяет сократить длительность процесса на 4 часа и повысить количество клеток микроорганизмов по сравнению со способом-прототипом.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Сырьем для получения бифидогенного сывороточного сиропа (БСС) является творожная или подсырная сыворотка.

Технологический процесс производства БСС включает следующие операции: сбор сырья, сепарирование и осаждение белков термокальциевым способом, отделение белков, сгущение и ферментация β-галактозидазой.

Сепарирование проводят при температуре 40-45^oС, сывороточные белки осаждают путем добавления 40%-ного раствора хлористого кальция при температуре 90-95^oС и выдерживают 3-5 мин. Затем отделяют белки путем центрифугирования. Осветленную сыворотку сгущают вакуум-выпариванием при температуре 55±5^oС до содержания сухих веществ 45±5% и ферментируют ферментным препаратом β-галактозидазы при температуре 37^oС в течение 4 часов, доза фермента 200 ед. на 10 мл, сгущенной сыворотки.

Готовый БСС имеет следующие показатели: массовая доля сухих веществ 45±5%, моносахаридов 23-25%, олигосахаридов 14-16%, золы 1%.

Исходное обезжиренное молоко подготавливают по известной технологии и добавляют 5,0-6,0% бифидогенного сывороточного сиропа к массе молока. Затем проводят стерилизацию при 115-120^oС с выдержкой 15-20 мин. Охлаждают до температуры 37 ^oС и вносят культуры Bifidobacteriun bifidum шт.1, сквашивание проводят в течение 14 -16 ч до образования сгустка кислотностью 55-60^oТ.

Пример 1. Обезжиренное молоко очищают, вносят бифидогенный сывороточный сироп из расчета 5,0% к количеству молока при содержании олигосахаридов 16%. Затем молоко стерилизуют при 115^oС в течение 20 мин, охлаждают до температуры 37^oС, вносят одну петлю чистой культуры В. Bifidum шт.1. Сквашивание проводят при 37^oС в течение 14 ч до образования сгустка кислотностью 55^oТ.

Пример 2. Обезжиренное молоко очищают, вносят бифидогенный сывороточный сироп из расчета 6,0% к количеству молока при содержании олигосахаридов 14%. Затем молоко стерилизуют при 120 ^oС в течение 15 мин, охлаждают до температуры 37^oС, вносят одну петлю чистой культуры бифидобактерий. Сквашивание проводят при 37^oС в течение 16 ч до образования сгустка кислотностью 60^oТ.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что выбранные условия культивирования позволяют упростить технологию культивирования бифидобактерий в молоке и сократить технологический цикл. Кроме того, использование бифидогенного сывороточного сиропа позволяет увеличить объемы приготовления активизированных культур бифидобактерий и тем самым объемы ферментированных продуктов; Источники информации 1. А. с. 1604847, МКИ 5 С 12 N 1/20, А 23 С 9/12. Опубл.07.11.90, бюлл. 41.

2. А.с. 997643, МКИ А 23 С 9/12. Способ культивирования бифидобактерий в молоке /И.С. Хамагаева, С.С. Науметова, Л.Л. Телешова, А.С. Тихомирова и А. К. Куликова. Приор. 11.06.80, опубл. 23.02.83, бюл. 7.

Формула изобретения

1. Способ культивирования бифидобактерий в молоке, предусматривающий внесение в обезжиренное молоко стимуляторов роста бифидобактерий, стерилизацию, охлаждение, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержку, отличающийся тем, что в качестве стимулятора роста бифидобактерий используют бифидогенный сывороточный сироп, полученный путем ферментации осветленной сгущенной сыворотки β-галактозидазой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бифидогенный сывороточный сироп вносят в количество 5,0 - 6,0% к массе молока.

РИСУНКИ

Рисунок 1