Основные пищевые направления развития промышленной биотехнологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Пензенский государственный технологический университет" (ПензГТУ)

Факультет Заочного Обучения

Кафедра "Биотехнологии и техносферная безопасность"

Контрольная работа по дисциплине: "Промышленная биотехнология"

Тема: «Основные пищевые направления развития промышленной биотехнологии»

Выполнил: студент группы 16БТ1бзи Гаус

Проверил: Фирсова Наталья Викторовна

Пенза 2018



Введение

Биотехнология - это наука об использовании биологических процессов в технике и промышленном производстве.

Пищевая биотехнология является одним из важнейших разделов биотехнологии. В течение тысячелетий люди успешно получали сыр, уксус, спиртные напитки и другие продукты, не зная о том, что в основе лежит метод микробиологической ферментации.

Пищевая биотехнология является новым и перспективным направлением в перерабатывающей промышленности (мясная, молочная, рыбная и др.). Пищевая биотехнология изучает биотехнологический потенциал сырья животного происхождения и пищевых добавок, в качестве которых используются ферментные препараты, продукты микробиологического синтеза, новые виды биологически активных веществ и многокомпанентные добавки.

С помощью пищевой биотехнологии в настоящее время получают такие пищевые продукты, как пиво, вино, спирт, хлеб, уксус, кисломолочные продукты, сырокопченые и сыровяленые мясные продукты и многие другие. Кроме того, пищевая биотехнология используется для получения веществ и соединений, используемых в пищевой промышленности: это лимонная, молочная и другие органические кислоты; ферментные препараты различного действия - протеолитические, амилолитические, целлюлолитические; аминокислоты и другие пищевые и биологически активные добавки.

Биотехнология позволяет улучшить качество, питательную ценность и безопасность как сельскохозяйственных культур, так и продуктов животного происхождения, составляющих основу используемого пищевой промышленностью сырья.

Кроме того, биотехнология представляет массу возможностей усовершенствования методов переработки сырья в конечные продукты: натуральные ароматизаторы и красители; новые технологические добавки, в том числе ферменты и эмульгаторы; заквасочные культуры; новые средства для утилизации отходов.



1. Современное состояние пищевой биотехнологии

В современной пищевой биотехнологии можно выделить два направления: применение веществ и соединений, полученных биотехнологическим способом (например, органических кислот, аминокислот, витаминов), и интенсификация биотехнологических процессов в производстве пищевых продуктов. В настоящее время в пищевой промышленности широко используется продукция, полученная биотехнологическим способом. Расширяется область применения пищевых добавок, в том числе полученных с помощью микробных клеток: органических кислот, ферментных препаратов, подсластителей, ароматизаторов, загустителей и т.д. На продовольственном рынке растет ассортимент функциональных пищевых продуктов. Для их производства применяются витамины, аминокислоты и другие соединения, полученные биотехнологическим способом.

Таблица 1 Использование продукции биотехнологии в пищевой промышленности

Продукция биотехнологии	Использование в пищевой промышленности
Аминокислоты:
Цистеин, метионин, лизин	Повышение пищевой (биологической) ценности белоксодержащих продуктов
Глутаминовая кислота (глутамат натрия)	Усиление аромата мясных, рыбных и других изделий
Глицин, аспартат	Придание кондитерским изделиям, безалкогольным напиткам кисло-сладкого вкуса
Олигопептиды:
Аспартам, тауматин, монеллин	Производство низкокалорийных сладких продуктов
б-Амилаза	Производство спирта вин, пива, хлеба, кондитерских изделий и продуктов детского питания
Глюкоамилаза	Получение глюкозы, удаление декстринов из пива
Инвертаза	Производство кондитерских изделий
Пуллуланаза	Выработка мальтазных ( в сочетании с в-амилозой) или глюконовых ( с шлюкоамилазой) фруктовых сиропов из крахмала
в-Галактозидаза	Освобождение молочной сыворотки от лактозы, приготовление мороженного и др.
Целлюлаза	Приготовление растворимого кофе, морковного джема, улучшение консистенции грибов и овощей, обработка плодов цитрусовых
Пектиназа	Осветление вин и фруктовых соков, обработка цитрусовых плодов
Микробная протеиназа	Сыроварение, ускорение созревания теста, производство крекеров, улучшение качества мяса
Реннин	Свертывание молока
Пепсин, папаин	Осветление пива
Фицин, трипсин, бромелаин	Ускорение процесса маринования рыбы, отделение мяса от костей
Липазы	Придание специфического аромата сыру, щоколаду, молочным продуктам, улучшение качества взбитых яичных белков
Глюкозооксидаза, каталаза	Удаление кислорода из сухого молока, кофе, пива, майонезов, фруктовых соков для их улучшения и продления сроков хранения
Витамины:
А, В1, В2, В6, В 12, С, D, Е, в-каротин	Повышение пищевой ценности продуктов
С, Е,В2, в-каротин	Антиоксидатны, красители, усилители цвета
Органические кислоты:
Уксусная, лимонная, бензойная, молочная, глюконовая, яблочная	Консерванты, ароматизаторы, подкислители
Терпены и родственные соединения:
Тераниол, нерол	Ароматизаторы
Полисахариды	Загустители и стабилизаторы кремов,
Ксантаны	джемов

2. Получение пищевых кислот с помощью микроорганизмов

Пищевыми принято называть 4 органические кислоты: лимонную, молочную, уксусную и винную. Иногда к ним причисляют яблочную и глутаминовую. Первые три пищевые кислоты получают с помощью микробного синтеза. Винную кислоты так же можно получать этим способом, однако, до сих пор эту органическую кислоту выгодно получать химическим путем из винного камня. Получение органических кислот с помощью микроорганизмов началось в 20-30 годы ХХ века. Пищевые кислоты до этого выделяли в ограниченном количестве из естественных источников. Лимонную кислоту - из сока лимонов, винную - из винного камня (отхода винодельческого производства). Современное производство органических кислот, существующее в большинстве различных стран, основано на использовании в качестве продуцентов различных штаммов плесневых грибов, чаще всего рода Aspergillus. С помощью микроорганизмов возможно получение более 50 различных органических кислот: лимонной, уксусной, итаконовой, глюконовой (аэробной ферментацией), молочной и пропионовой (анаэробным способом). Все органические кислоты являются промежуточными или конечными продуктами катаболизма углеводов. Основным механизмом регуляции их образования является лимитация роста продуцента факторами среды.

Спектр продуктов питания, получаемых при помощи микроорганизмов, обширен. Это продукты, получаемые в результате брожения - хлеб, сыр, вино, пиво, творог и так далее. До недавнего времени биотехнология использовалась в пищевой промышленности с целью усовершенствования освоенных процессов и более умелого использования микроорганизмов, но будущее здесь принадлежит генетическим исследованиям по созданию более продуктивных штаммов для конкретных нужд, внедрению новых методов в технологии брожения.

Получение молочных продуктов в пищевой промышленности построено на процессах ферментации. Основой биотехнологии молочных продуктов является молоко. Молоко (секрет молочных желез) - уникальная естественная питательная среда. Она содержит 82-88% воды и 12-18% сухого остатка. В состав сухого молочного остатка входят белки (3,0-3,2%), жиры (3,3-6,0%), углеводы (молочный сахар лактоза - 4,7%), соли (0,9-1%), минорные компоненты (0,01%): ферменты, иммуноглобулины, лизоцим и т.д. Молочные жиры очень разнообразны по своему составу. Основные белки молока - альбумин, казеин. Благодаря такому составу молоко представляет собой прекрасный субстрат для развития микроорганизмов. В сквашивании молока обычно принимают участие стрептококки и молочнокислые бактерии. Путем использования реакций, которые сопутствуют главному процессу сбраживания лактозы получают и другие продукты переработки молока: сметану, йогурт, сыр и т.д. Свойства конечного продукта зависят от характера и интенсивности реакций ферментации. Те реакции, которые сопутствуют образованию молочной кислоты, определяют обычно особые свойства продуктов. Например, вторичные реакции ферментации, идущие при созревании сыров, определяют вкус отдельных их сортов. В таких реакциях принимают участие пептиды, аминокислоты и жирные кислоты, находящиеся в молоке.

Все технологические процессы производства продуктов из молока делятся на две части: 1) первичная переработка - уничтожение побочной микрофлоры; 2) вторичная переработка. Первичная переработка молока включает в себя несколько этапов. Сначала молоко очищается от механических примесей и охлаждается, чтобы замедлить развитие естественной микрофлоры. Затем молоко сепарируется (при производстве сливок) или гомогенизируется. После этого проводят пастеризацию молока, при этом температура поднимается до 80^оС, и оно закачивается в танки или ферментеры. Вторичная переработка молока может идти двумя путями: с использованием микроорганизмов и с использованием ферментов. С использованием микроорганизмов выпускают кефир, сметану, творог, простокваши, казеин, сыры, биофруктолакт, биолакт, с использованием ферментов - пищевой гидролизат казеина, сухую молочную смесь для коктейлей и т.д. При внесении микроорганизмов в молоко лактоза гидролизуется до глюкозы и галактозы, глюкоза превращается в молочную кислоту, кислотность молока повышается, и при рН 4-6 казеин коагулирует.

Молочнокислое брожение бывает гомоферментативным и гетероферментативным. При гомоферментативном брожении основным продуктом является молочная кислота. При гетероферментативном брожении образуются диацетил (придающий вкус сливочному маслу), спирты, эфиры, летучие жирные кислоты. Одновременно идут протеолитические и липолитические процессы, что делает белки молока более доступными и обогащает дополнительными вкусовыми веществами.

Для процессов ферментации молока используются чистые культуры микроорганизмов, называемые заквасками. Исключение составляют закваски для кефиров, которые представляют естественный симбиоз нескольких видов молочнокислых грибков и молочнокислых бактерий. Этот симбиоз в лабораторных условиях воспроизвести не удалось, поэтому поддерживается культура, выделенная из природных источников. При подборе культур для заквасок придерживаются следующих требований:

- состав заквасок зависит от конечного продукта (например, для получения ацидофилина используется ацидофильная палочка, для производства простокваши - молочнокислые стрептококки);

- штаммы должны отвечать определенным вкусовым требованиям;

- продукты должны иметь соответствующую консистенцию, от ломкой крупитчатой до вязкой, сметанообразной;

- определенная активность кислотообразования;

- фагорезистентность штаммов (устойчивость к бактериофагам);

- способность к синерезису (свойству сгустка отдавать влагу);

- образование ароматических веществ;

- сочетаемость штаммов (без антагонизма между культурами);

- наличие антибиотических свойств, т.е. бактериостатическое действие по отношению к патогенным микроорганизмам;

- устойчивость к высушиванию.

Культуры для заквасок выделяются из природных источников, после чего проводится направленный мутагенез и отбор штаммов, отвечающих перечисленным выше требованиям.

3. Получение молочной кислоты

Молочная кислота с 1881года производится промышленным способом с помощью молочнокислых бактерий. В СССР было организованно производством молочной кислоты в 1923 году. Для промышленного изготовления молочной кислоты пригодны только гомоферментативные молочнокислые бактерии, образующие до 98% молочной кислоты. Применяемые штаммы Lactobacillus delbrueckii (дельбрикки), L bulgaricus не предъявляют высоких требований к питательной среде и за короткое время дают высокий выход молочной кислоты. Молочнокислые бактерии преобразуют в молочную кислоту самые разные углеводы, поэтому для промышленного получения этой кислоты используют мелассу, молочную сыворотку, глюкозу, мальтозу, сахарозу, лактозу, осахаренный крахмал и пр. В каждом случае подбирают наиболее подходящий продуцент. Для сбраживания глюкозы или мальтозы обычно применяют штаммы Lactobacillus delbrueckii, L. leichmannii или L. bulgaricus. Для сбраживания осахаренного крахмала используют смесь молочнокислых бактерий L. delbrueckii или с L. bulgaricus, или со Streptococcus lactis. При сбраживании мальтозы выход молочной кислоты выше при использовании L. bulgaricus или L. casei. В качастве основного сырья используют мелассу, картофельный осахаренный затор, которые разбавляют водой до определенной консистенции (12%), вносят дополнительные источники аминного азота (свободные аминокислоты), витаминов и других биологически активных веществ в виде кукурузного или дрожжевого экстракта, или вытяжку солодовых ростков( так как на молочнокислое брожение биологически активные вещества оказывают положительное влияние).

Молочную кислоту в промышленных условиях получают методом анаэробной глубинной ферментации. Концентрация сахара в среде должна быть 5-20 %, температура 44-50 С, рН 6,3-6,5. Во время ферментации рН среды поддерживают, добавляя мел. Через 6-7 суток культивирование в среде остается 0,5-0,1 % сахаров и 11-14 % лактата кальция. из 100 г сахаров получают 80-90 г лактата. Остаток мела и коллоиды отделяют фильтрацией. Фильтрат упаривают до концентрации 27-30 %, затем охлаждают до 25-30 С и выдерживают в кристаллизаторах 36-48 ч. Кристаллы лактата отделяют центрифугированием. Молочную кислоту из лактата получают при помощи серной кислоты. Реакция идет при 60-70 С в соответствии с уравнением: Са (С3Н5О3)2+Н2SO4 CaSO4+2C3H6O3. Для отделения ионов железа молочную кислоту (сырец) при температуре 65 С обрабатывают желтой кровяной солью. Тяжелые металлы осаждают сульфатом натрия. Молочную кислоту обрабатывают активированным углем фильтруют и фасуют. Конечный продукт - в виде жидкого концентрата молочной кислоты.

Молочную кислоту применяют для приготовления джемов, в которых она способствует хорошей консистенцией. Молочная кислота как регулятор рН, улучшитель вкуса применяется в производстве многих сыров, квашения капусты, в сухом концентрате кваса. В хлебобулочном производстве молочная кислота и лактаты увеличивают объем мякмша и улучшают корку хлеба при использовании муки низкого качества. Способность лактатов удерживать влагу применяют в производстве колбас, сыров, детского питания. Молочную кислоту также используют для ускорения получения молочно-белкового сгустка при производстве творога.

4. Применение заквасок в производстве кисломолочных продуктов

Закваска - основной источник внесения желаемой микрофлоры в молоко при производстве кисломолочных продуктов. Закваска является чистой посевной культурой микроорганизмов. При внесении закваски молоко обогащается микрофлорой, производящей сквашивание молока и способствующей накоплению вкусовых и ароматических веществ.

Для заквашивания молока и сливок издавна применяли простоквашу или сливки высокого качества. В качестве естественных заквасок использовали пахту, сквашенные сливки или молоко. Они не гарантировали получение продукта высокого качества, так как содержали различные микроорганизмы и часто загрязнялись посторонней микрофлорой, вызывающей порчу продукта.

Бактериальные закваски в промышленном масштабе впервые стали применять в маслоделии в конце прошлого столетия. В молочной промышленности используются закваски, полученные из чистых культур микроорганизмов, которые готовят в специальных лабораториях. Состав микрофлоры подбирают таким образом, чтобы обеспечить для каждого вида продукта свойственный ему запах, вкус, консистенцию. В молочной промышленности применяют в основном жидкие закваски, и закваски, высушенные способом сублимационной сушки; сухие, жидкие и подвергнутые глубокому замораживанию бактериальные концентраты, бактериальные препараты. Срок хранения таких сухих заквасок, бактериальных препаратов и концентратов составляет 3-4 месяца, жидких заквасок - 10 суток (в условиях холодильника).

Основные правила приготовления заквасок

Закваску готовят на цельном или обезжиренном молоке хорошего качества, которое стерилизуют при температуре 121 С с выдержкой 15-20 минут (при приготовлении лабораторной закваски) или пастеризуют при 92-95 С с выдержкой 20-30 минут ( при приготовлении производственной закваски). Сразу после термической обработки молоко охлаждают до температуры заквашивания и вносят в него закваску в количестве 1-3 % в зависимости от условий производства. В результате биохимических процессов в молоке происходит образование белого сгустка, частично расщепляются белки молока, формируется вкус и аромат продукта.

При приготовлении лабораторной закваски проводят несколько последовательных пересевов каждые сутки в возрастающем объеме (1:10) до доведения объема, необходимого в производстве. После каждого пересева и перед выпуском в производство закваску контролируют по органолептическим, химическим и микробиологическим показателям.

Пороки заквасок

В заквасках могут быть различные пороки. Так в заквасках состоящих из мезофильных молочнокислых стрептококков, одним из наиболее распространенных пороков является развитие термоустойчивых молочных палочек. Он возникает в результате нарушения режимов пастеризации, неэффективного охлаждения готовой закваски.

Закваски для масла и сыра нередко имеют сниженную способность к образованию аромата, что может быть связанно качеством исходной закваски, содержащей недостаточное количество ароматообразующих стрептококков; качеством молока; нарушением температурного режима сквашивания; недостаточной продолжительностью созревания

Снижение качества заквасок может быть связано с развитием бактериофагов, наличием в молоке ингибирующих веществ. Иногда в закваске для сметаны, реже - для творога, появляется тягучесть. В случае пояления этого порока данную закваску заменяют закваской из другой партии и тщательно следят, чтобы не снижалась температура сквашивания. В заквасках, состоящих из термофильных молочнокислых стрептококков, чаще всего наблюдается развитие термоустойчивых молочнокислых палочек, а также возникновение излишней тягучести. В многокомпонентных заквасках порошки, как правило, обусловлены нарушением условий культивирования кефирных грибков. Одним из наиболее распространенных пороков является ослизнение кефирных грибков и появление тягучести в грибковой закваске уксуснокислых бактерий. Распространен порок, выражающийся в снижении активности кефирной закваски. Он возникает в результате накопления в закваске молочнокислых палочек, которые, повышая кислотность, подавляют развитие молочнокислых стрептококков - активных кислотообразователей. Чрезмерное увеличение дозы вносимой закваски приводит к повышению кислотности молока и получаемого продукта. Недостаточное внесение заквасочных культур может приводить к нарушению биохимических процессов в сырной массе, и активизации посторонней, технически вредной микрофлоры, что в результате увеличивает вероятность появлении горечи, нечистоты и других пороков вкуса и запаха.

При переработке молока с механической загрязненностью, применении молока с низкой первоначальной кислотностью, слабом молочнокислом процессе увеличивают дозы вносимых заквасочных культур. Однако чрезмерное увеличение дозы вносимой закваски не способствует увеличению объема действующей микрофлоры, а приводит к повышению кислотности молока и получаемого продукта. Недостаточное внесение заквасочных культур может приводить к нарушению биохимических процессов в сырной массе, а отсутствие конкуренции - к активизации посторонней, технически вредной микрофлоры, что в результате увеличивает вероятность появления горечи, нечистоты и других пороков вкуса и запаха.

5. Классификация молочных продуктов в зависимости от используемой закваски

В зависимости от состава микрофлоры заквасок и способа приготовлении молочнокислых продуктов делятся на следующие группы:

1. Вырабатываемые с использованием многокомпонентных заквасок (кефир, кумыс). Микрофлора этой группы продуктов состоит из молочнокислых бактерий (одного или нескольких видов), дрожжей и нередко уксуснокислых бактерий. Дрожжи и уксуснокислые бактерии придают продуктам специфические вкус и аромат.

При производстве кефира применяют естественную симбиотическую закваску - кефирные грибки, состоящие из молочнокислых бактерий Lactobacillus, дрожжей Saccharomyces kefir и некоторых видов стрептококков.

Кумыс получают из кобыльего молока с помощью молочнокислых бактерий (Lactobacillus casie и др.), стрептококков и дрожжей, сбраживающих лактозу. Сквашивание молока при использовании таких заквасок проводят при 20-22 С в течении 10-12 часов.

2. Вырабатываемые с использованием мезофильных молочнокислых стрептококков (творог, сметана, простокваша обыкновенная). Основными представителями микрофлоры таких продуктов являются молочнокислые стрептококки: Streptococcus lactis, Streptococcus acetoinicus, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis. Сквашивание молока происходит через 6-8 часов при 30 С.

3. Изготовляемые с применением термофильных молочнокислых бактерий (ряженка, варенец, йогурт, простокваша). Для приготовления этих кисломолочных бактерий (10:1) Streptococcus termophillu и Streptococcus bulgaricus (болгарская палочка). Заквашивание молока этими бактериями приводят при 40-42 С в течении 3 часов.

4. Вырабатываемые с применением термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий (любительская сметана, сметана с пониженным содержанием жира, напитки "Любительский", "Юбилейный","Русский"). Основными представителями микрофлоры таких продуктов являются мезофильные и термофильные молочнокислые стрептококки. Температура сквашивания молока при использовании смешанных заквасок - 33-38 С.

5. Приготовляемые с использованием ацидофильных бактерий и бифидобактерий: ацидофильное молоко, афидофилин, бифидопродукты - продукты лечебно-профилактического питания. В состав микрофлоры этих продуктов входят: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgarikus, Streptococcus lactis, Streptococcus thermophillus с добавлением кефирной закваски: Bifidobacterium bifidum и др.



6. Процессы протекающие при ферментации молока

Технологический процесс изготовления кисломолочных продуктов сводится в общих чертах к тому, чтобы, во-первых, в исходном сыром молоке подавить или уничтожить постороннюю микрофлору, а во-вторых, после пастеризации и охлаждения молока предоставить "избранным" видам полезных микроорганизмов наиболее благоприятные условия для развития и благодаря этому, получить готовый продукт с характерными для него свойствами.

Рассмотрим более подробно процессы ферментации (сквашивания) молока.

В пищевой промышленности ферментацию применяют для получения большого ассортимента кисломолочных продуктов. Главным процессом является молочнокислое брожение, вызываемое стрептококками и молочнокислыми бактериями, при котором лактоза (молочный сахар) превращается в молочную кислоту. Путем использования иных реакций, которые сопутствуют главному процессу или идут при последующей обработке, получают такие продукты переработки молока, как пахта, сметена, йогурты и сыр. Свойства конечного продукта зависит при этом от характера и интенсивности реакции ферментации. Те реакции, которые сопутствуют основному процессу образования молочной кислоты, обычнои определяют особые свойства продуктов.

Так, именно вторичные ферментации, идущие при созревании сыров, определяют вкус отдельных их сортов. В некоторых таких реакциях принимают участие пептиды, аминокислоты и жирные кислоты, присутствующие в продуктах. В молоке при ферментации могут протекать шесть основных реакций; в результате образуется молочная, пропионовая или лимонная кислота, спирт, масляная кислота или же происходит колиформное газообразование. Как сказано выше, главная из этих реакций - молочнокислое брожение. На нем основаны все способы сквашивания молока. Лактоза молока гидролизуется при этом с образование галактозы и глюкозы. Обычно галактоза превращается в глюкозу еще до сквашивания. Имеющиеся в молоке бактерии преобразуют кислоту глюкозу в молочную кислоту. Образование сгустка казеина происходит в изоэлектрической точки этого белка (рН =4,6) под действием молочной кислоты. Этот процесс лежит в основе сыроварения. При производстве швейцарского сыра ключевую роль играет маслянокислое брожение с образованием углекислого газа. Именно оно обуславливает своеобразный вкус (букет) этих сыров и образование глазков.

Характерный вкус пахты, сметаны и сливочного сыра формируется в результате лимоннокислого брожения. Он откладывается из составляющих вкусов диацетила, пропионовой и уксусной кислот и других, близких к ним, соединений.

Молочные продукты, полученные на основе спиртового брожения, мало известны в Европе и Америке. Такой тип брожения нашел применение при переработке молока в России, но при производстве других продуктов он считается нежелательным. Обычно рост вызывающих его дрожжей (Torula) стараются подавить. Нежелательны также маслянокислое брожение и колиформное газообразование.

Различные процессы ферментации молока проводят сегодня в контролируемых условиях. В течении тысячелетий они осуществлялись при участии бактерий, изначально присутствующих в молоке. В наше время для этого используют разнообразные закваски, позволяющие получать молочные продукты нужного качества и типа.

Цеховые и заводские микробиологические лаборатории, а также отраслевые научно-исследовательские институты постоянно следят за чистотой и качеством заквасок. Микроорганизмы, входящие в состав заквасок, используемых для получения кисломолочных продуктов, применяющиеся в производстве кисломолочных продуктов культуры живых бактерий могут являться одним штаммом определенного вида (культуры моноштаммов), либо несколькими штаммами или видами (смешанные культуры).

Коммерческие культуры закваски состоят из бактерий, образующих молочную кислоту и пахучие вещества( то есть условно делятся на 2 категории - кислотообразующую и ароматообразующую). В таблице 2 перечислены виды бактерий, используемых при производстве молочных продуктов методом ферментации, указана их роль в этих процессах, а также получаемые продукты. Выбор и состав используемых комбинаций из этих штаммов и видов бактерий определяются желаемыми свойствами и условиями получения продуктов, например скоростью образования молочной кислоты. Например, Streptococcus lactis - энергичный кислообитатель, сбраживает глюкозу по гомоферментативному типу, то есть накапливает в результате брожения преимущественно молочную кислоту ( предельная кислотность в молоке - 100-120 оТ). Оптимальная температура +30 С, не растет при 45 С, некоторые штаммы растут при 41 С. Растет при концентрации поваренной соли до 5,5%.

Streptococcus cremoris также относится к гомоферментативной кислотообразующей микрофлоре закваски, однако имеет некоторые особенности. В результате жизнедеятельности клеток этого вида образуется более нежный сгусток, способный при обработке удерживать больше сыворотки, чем желательно, например, при получении сыра ( может получиться сыр с более нежной консистенцией). Микроорганизмы данного вида сильно ингибируются при температуре 40 С. Недостатком является большая чувствительность к поваренной соли и присутствие ингибирующих веществ в молоке.

Streptococcus lactis subsp. diacetilactis - представитель гетероферментативных молочнокислых микроорганизмов (предельная активная кислотность 4,7-5,0 ед. рН). Оптимальная температура +20-26 С, некоторые штаммы растут при 37 С, пределы роста +10-36 С. Растет при концентрации поваренной соли 3,0%. При сбраживании этими микроорганизмами молочного сахара образуется не только молочная кислота, но и значительное количество летучих жирных кислот, углекислого газа, ацетоина, диацетила, обеспечивающих формирование аромата и рисунка в сырах.

Таблица 2 Функциональная роль некоторых бактерий, используемых при переработке молока

Культура	Функция	Область применения
Propionibacterium P. shermaii P. petersonii	Образование вкуса, образование глазков	Производство швейцарского сыра
Lactobacillus L.casei L.bulgarikus L. havleticus L.lactis	Образование кислоты	Созревание, закваска швейцарского сыра, производство сыров типа швейцарского Производство йогуртов
Leuconostoc L.dextranicus L.citrovorum	Образование вкусовых веществ из лимонной кислоты (главным образом, диацетила)	Производство сметаны, сливочного масла, заквасок
Streptococcus S.thermophillus S.lactis S.cremoris	Образование кислоты	Производство йогуртов и швейцарского сыра, закваски для сыров

Streptococcus thermophillus - гомоферментативный молочнокислый стрептококк умеренной кислотообразующей способности ( предельная активная кислотность равна 4,0- 4,5 ед.) Оптимальная температура + 40-45 С, некоторые штаммы растут при 50 С, но никогда не растут при 53 С, нижний предел роста 20С. Может выдержать нагревание при 65 С в течении 30 минут.

Lactobacillus havleticus - сбраживает лактозу по гомоферментативному типу, очень сильный кислообразователь ( предельная кислотность в молоке - 300- 350 оТ - более 2% молочной кислоты). Оптимальная температура +40-42 С, не растет при 15 С, макс.+ 50-53 С.

Lactobacillus lactis - гомоферментативный микроорганизм, более слабый кислотообразователь ( до 300 оТ - около 1,6 % молочной кислоты). Оптимальная температура + 40-43 С, не растет при 15 С, макс. + 50-52 С.

Lactobacillus plantarum - гомоферментативная молочная палочка, обладает очень слабой кислообразующей способностью ( предельная кислотность в молоке - 140-150 оТ). Некоторые штаммы не свертывают, а только подкисляют молоко. Оптимальная температура + 30-35 С, не растет при 15 С, растет при 45 С.

Интенсивные исследования в области селекции микроорганизмов с использованием методов генной инженерии позволили разработать стандартизованные чистые культуры с четко определенными свойствами. Разрабатывают концентрированные культуры, использование которых не требует наличия заквасочного помещения и заквасочного оборудования на предприятии, специально обученного обслуживающего персонала. При производстве сметаны, творога или сыра такие концентраты вносят непосредственно в ванну или резервуар с молоком, сливками или нормализованной смесью.

Ряженку изготавливают из смеси молока и сливок (4,5, 6,0%), предварительно гомогенизированных и выдержанных при 95°С в течение 3 часов, заквашиванием при 40--45°С закваской, состоящей из термофильного молочнокислого стрептококка и болгарской палочки.

Варенец получают из стерилизованного молока или молока, подвергнутого высокотемпературной обработке и заквашенного при тех же условиях и той же закваской, что и ряженка.

Продукты смешанного брожения приготавливают из молока с применением естественной симбиотической закваски, приводящей к протеканию как молочнокислого, так и спиртового брожения: кефирные грибки или кумысная закваска.

Кефир получают путем сквашивания пастеризованного молока при температуре 20--22°С кефирным грибком или кефирными зернами.

Кумыс изготавливают из кобыльего молока путем сквашивания его при температуре 30--32°С кумысной закваской.

Таблица 3. Физико-химические показатели кумыса

Показатель	Кумыс
	Слабый	Средний	Крепкий
Жира, %, не менее	0,8	0,8	0,8
Кислотность, оТ, не более	60-80	81-100	106-120
Алкоголь, %	до 1	до 1,75	до 2,5

Калорийность большинства молочнокислых продуктов выше, чем молока, за счет концентрации при производстве белков, жира, введения различных добавок -- белковых, жировых, углеводных.

Кисломолочные продукты давно признаны диетическими, благодаря высокой усваиваемости, стимулированию секреторной деятельности желудка, поджелудочной железы, кишечника. В желудке они створаживаются, образуя рыхлый сгусток или хлопья, легко доступные действию пищеварительных ферментов.

Они также обладают лечебными свойствами, обусловленными созданием в кишечнике кислой среды, которая препятствует развитию патогенной и гнилостной микрофлоры, предпочитающих щелочную реакцию.

Йогурт - это один из древнейших продуктов, получаемых путем ферментации. После термообработки молоко заквашивают добавление 2-3% закваски йогурта. Температура при брожении поддерживается около 40 С. Главную роль здесь играют бактерии Streptococcus thermophillus Lactobacillus bulgarikus. Для получения желаемой консистенции продукта, вкуса и запаха, эти организмы должны содержаться в культуре приблизительно равных количествах.

Кислоту вначале заквашивания образует в основном Streptococcus thermophillus. Смешанные закваски нужно часто обновлять, поскольку повторные пересевы неблагоприятно сказываются на соотношении видов и штаммов бактерий: в них начинает доминировать Lactobacillus bulgarikus. Для получения желаемой консистенции продукта, вкуса и запаха эти организмы должны содержаться в культуре приблизительно равных количествах. Кислоту вначале заквашивания образует в основном Streptococcus thermophillus.

Своим характерным вкусом йогурт обязан молочной кислоте, получаемой из лактозы молока, и ацетальдегиду. Оба этих вещества вырабатывают Lactobacillus bulgarikus.

Биойогурты представляют собой кисломолочные продукты с нарушенным или ненарушенным сгустком, полученные путем сквашивания обезжиренного или нормализованного молока с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ закваской, состоящей из молочнокислого стрептококка, болгарской палочки с введением бифидобактерий или ацидофильной палочки и с добавлением или без добавлений различных пищевых добавок.

Фруктовый (овощной) йогурт вырабатывается с добавлением натуральных плодов, овощей, ягод в виде кусочков или пюре и расфасовывается в полимерные стаканчики, поскольку при термосваривании на свариваемый шов может попасть кусочек продукта, и это может привести к разгерметизации упаковки.

Ароматизированный йогурт получают с добавлением как натуральных продуктов, так и в большей части пищевых добавок (красителей, ароматизаторов, вкусовых добавок) и расфасовываются как в полимерные стаканчики, так и в пакеты из полимерных термосвариваемых пленок.

Сброженная пахта

Сброженный получают из свежей пахты, а чаще снятого молока путем добавления закваски, используемой при производстве масла. Эта закваска представляет собой смесь молочнокислых стрептококков ( Streptococcus lactis или Streptococcus cremoris) и образующих ароматический вещества бактерии (Leuconostoc citrovorum или Leuconostoc dextranicum). И те, и другие микроорганизмы нужны для формирования полноценного вкуса и запаха пахты; стрептококки при этом доминируют. Роль молочнокислых стрептококков в закваске заключается в образовании молочной кислоты ( он дает желаемый кисловатый вкус), свертывании молока и снижение рН до значений, при которых образующие ароматические вещества бактерии синтезируют наибольшее количество летучих кислот.

Сметана

Ее готовят почти так же, как и сброженную пахту. К пастеризованным сливкам добавляют 0,5-1% закваски, используемой при производстве масла ( молочнокислые бактерии). Далее продукт выдерживают, пока концентрация кислоты не достигнет 0,6 %

Бифидопродукты

Бифидопродукты представляют группу продуктов лечебно-профилактической направленности и относятся к эубиотикам ( биологически активным добавкам, обеспечивающим нормальный состав и функциональную активность микрофлоры кишечника). В большинстве бифидопродуктов используется бактерии вида Bifidobacterium bifidum. Ассортимент бифидопродуктов:

- бифидокефир- вырабатывается на цельном или обезжиренном молоке с использованием кефирного грибка и закваски бифидобактерий или бактериального концентрата бифидобактерий;

- бифидойогурт или биойогурт- вырбатывается на цельном молоке с использованием заквасок на ацидофильной или болгарской палочках, термофильном стрептококке и обогащением закваской бифидобактерий или бактериальным концентратом бифидобактерий;

- бифидосметана или биосметана - вырабатывается на сливках с использованием заквасок на молочнокислых бактериях и обогащением закваской или бактериальным концентратом бифидобактерий;

- бифилин - вырабатывется из натурального коровьего молока путем сквашивания чистой культурой бифидобактерий, способных подавлять условно-патогенную микрофлору кишечника.

Приготовление сыра

Сыр готовят из творога, полученного в результате свертывания казеина цельного или обезжиренного молока. Свертывание казеина происходит под влиянием микробных ферментов и молочной кислоты или с помощью сычужного фермента. В свертывании принимают участие молочнокислые бактерии Streptococcus lactis, S.cremoris, S. diacetilactis, Leuconostoc citrovorum. В результате свертывания белка кальций отделяется от казеина, последний выпадает в виде хлопьев водонерастворимой казеиновой кислоты. Для изготовления различных видов сыра используют овечье, козье, коровье или кобылье молоко. В зависимости от технологии сыроварения сыворотку полностью или частично отделяют от творога на фильтр-прессе. Творог засеивают культурами микроорганизмов в соответствии с сортом получаемого сыра. При его созревании под влиянием выделяемых микроорганизмами ферментов химический состав и физические свойства творога существенно меняются. Большое разнообразие сортов сыра объясняется природой и свойствами микробных культур, служащих исходными культурами при свертывании молока, температурой изготовления и наличием или отсутствием вторичной микрофлоры, растущей на сыре. Некоторые виды сыров специально заражают спорами плесневного гриба Penicillium roguefortii. Рост плесени в мякоти сыра придает ему характерный вкус и аромат ( Датский голубой, Горгонзола, Рокфор и др.) Острый вкус сыра Рокфор также обусловлен действием микробной липазы - фермента расщепляющего жиры молока с образованием жирных кислот ( капроновой, каприновой, каприловой и др.) Другой сорт сыра с плесенью Камамбер - получают с помощью гриба Penicillium camambertii, готовят по той же технологии. пищевой биотехнология закваска

Созревание сыра длится от нескольких недель до нескольких месяцев ( для сыра Чеддер - 8 мес.). В первые недели созревания число микроорганизмов в массе сыра увеличивается и достигает нескольких сотен миллионов на 1 г сыра, потом число живых бактерий и дрожжей снижается. Сыр должен созревать при пониженной температуре ( для сыра Рокфор - не выше 9 С).

Коровье масло

При производстве масла для улучшения вкуса или лучшей сохранности используют особые культуры бактерий. Улучшение вкуса было достигнута путем создания специальных штаммов бактерий, отобранных по способности синтезировать нужные вещества, влияющие на вкус. Первыми для этой цели были использованы штаммы Streptococcus lactis и близких видов, а затем смешанные культуры, включающие Streptococcus lactis, Leuconostoc citrovorum и Leuconostoc dextranicum.

Помимо улучшения вкуса таким путем удается устранить и некоторые нежелательные привкусы. Перспективный способ доработки масла основан на добавлении липаз ( ферментов, расщепляющих липиды) . Внедрение его позволит пускать масло в продажу непосредственно из маслобойки.

Новые продукты

Известно, что некоторые люди не переносят лактозу; для них можно выпускать молоко, обработанное b-галактозидазой - ферментом, который уменьшает содержание лактозы. Для этой цели нужно разработать недорогой промышленный способ производства молока b-галактозидазу получают из дрожжей, плесневных грибов и бактерий.

Диетические свойства кисломолочных продуктов

Кисломолочные продукты являются продуктами массового потребления, хотя обладают диетическими, а иногда и лечебными свойствами. Еще в конце 19 века И.И. Мечников обратил внимание на важность нормальной деятельности микрофлоры, а в случае нарушения - на необходимость ее восстановления с помощью молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus, предотвращающих развитие чужеродных микробов.

Диетическими свойствами также обладают Bifidobacterium. Некоторые продукты жизнедеятельности микроорганизмов обладают биологической активностью: например, витамины, антибиотики.

Кисломолочные продукты, воздействуют на секретную функцию желудка возбуждают аппетит и способствуют быстрому выделению ферментов, которые ускоряют процесс переваривания пищи, нормализуют деятельность кишечника и благоприятно воздействуют на нервную систему. Диетические свойства кисломолочных продуктов, кроме того, объясняются их легкой усвояемостью за счет частичного распада белков в молоке.



Заключение

Кисломолочные продукты - это продукты, вырабатываемые сквашиванием молока или сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий с добавлением или без добавления дрожжей и уксуснокислых бактерий. Кисломолочные продукты относятся к продуктам биотехнологии.

Кисломолочные продукты объединены в три основные группы: кисломолочные напитки; сметана; творог и творожные изделия. Эти продукты играют особую роль в питании людей, так как кроме высокой пищевой ценности, они имеют большое лечебно-профилактическое значение.

Кисломолочные напитки вырабатываются двумя способами: термостатным и резервуарным.

При термостатном способе сгусток у кисломолочных продуктов ненарушенный; при резервуарном - имеет сметанообразную консистенцию. Большинство кисломолочных напитков готовятся резервуарным способом.

Кисломолочные напитки классифицируют по характеру сгустка и общим органолептическим показателям на три группы:

· продукты смешанного брожения (кефир, кумыс и др.)

· простокваши (простокваша обыкновенная, ацидофильная, Южная, йогурт, варенец, ряженка и др.);

· ацидофильные напитки (ацидофильное молоко, ацидофилин и др.).

Качество кисломолочных напитков определяют по органолептическим показателям: вкусу и запаху, внешнему виду и консистенции, цвету, а также по кислотности.

Консистенция и характер сгустка кисломолочных напитков зависят от сырья и технологии, а также от способа производства.

Чаще всего встречаются технологическая фальсификация кисломолочных напитков. Она заключается в нарушении качественного и количественного состава микрофлоры (например, отсутствие бифидофлоры в бифидопродуктах), а также в несоответствии массовой доли молочного жира и СОМО нормативно-технической документации.



Список литературы

1. ГОСТ Р 52092 - 2003 Сметана. Технические условия/ Госстандарт РФ. -М.: ИПК издательство стандартов, 2004

2. СанПиН 2.3.2. 1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы/ Госсанэпиднадзор.- М.: ФГУП «ИНТЕР СЭЭН»,2002.

3. Крусь Г. Н., Чекулаева Л. В. Технология молочных продуктов: Учебное пособие для вузов - М.: Агропромиздат 2005. - 364с.

4. Кудряшов Л. С., Гуринович Г. В Стандартизация, метрология, сертификация в пищевой промышленности.: Учебник - М.: Дели принт, 2002. - 303с.

5. Правила проведения сертификации пищевых продуктов и продовольственного сырья/Период. изд. - СПб.: Изд-во тест-принт,1999-180 с. Выпуск 27.

6. Технология пищевых производств/Л.П. Ковальская, И.С. Шуб, Г.М. Мелькина и др.; Под ред. Л.П. Ковальской. - М.: Колос, 1999.

7. Товароведение и экспертиза пищевых жиров, молока и молочных продуктов: учебник для вузов/ Под ред. Касторных М. - М.: Академия, 2003. - 285с.

8. ФЗ РФ от 12 июня 2008г. № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию», 2008

Размещено на Allbest.ru